MicroDrop®界面化学测量工作站

产品介绍

接触角及表面/界面张力是物质的基本物理化学指标。MicroDrop®界面化学测量工作站SL250系列界面化学测量工作站整合了接触角测量仪、旋转滴界面张力仪、力学铂金板法和环法、最大气泡压力法和界面流变仪一体机，基于光学原理测试固/液（固/液/液）接触角及液/气表面张力或液/液界面张力的专业测试仪器，同时配置了铂金板或铂金环法力学表面张力测试模块用于测试液体表面张力以及固体表面的有机污染物。

旋转滴法界面张力测试提供了最大30MPa压力条件下测试化学驱超低界面张力功能，测试过程全自动锁定液滴并计算界面张力值，无需人工操作，减少误差。界面张力计算方法采用阿莎®技术的Young-Laplace方程拟合法，解决了Vonnegut（长宽法）估算方法的误差大的问题。

SL250型界面化学工作站同时可以完成基于铂金板法和铂金环法动静态表面张力测试功能，同时可以测试表面活性剂吸附三明治效应分析。

SL250可以选购最大气泡压力法，评估表面活性剂动态表面张力；可选购以及泡沫分析模块，评估泡沫高度以及统计泡沫体积分布情况。

测试方法

测试原理

视频光学法接触角及界面张力仪是通过摄录单张或基于时间变化的多张液 滴 (Drop ) 或气泡 ( Bubb l e ) 的图像，采用亚像素级别的图像识别技术，分析所捕捉到的图像中的关键信息如图像边缘等，利用有限的参数如密度、重力加速度、时间等， 通过Young -Laplace方程曲线拟合，将液滴轮廓边缘曲线与数学模型分析得出的理论曲线通过特殊图像曲线拟合技术进行优化分析，进而得出如液/气表面张力值、液/液界面张力值、固/气接触角值、液/液/固三相体系接触角值等物理化学指标 。

我们团队的核心技术正是在于: 通过近30年的努力， 将Young -L ap l ace方程曲线拟合技术 - 阿莎® ( ADSA®) 技术应用于界面化学的测量，从而实现了接触角及界面张力测量从数码量角器向真正接触角测量仪的进阶，提升到更高的技术水平，并实际应用到界面化学性质的分析中 。

数码量角器是指采用几何数学分析模型 ( 如圆、椭圆 、多项式、插值曲线等 ) 进行角度测 量的数码显微系统。算法意义上不是非常适用于接触角测量。

测试指标项及功能

应用本测试系统视选购配置不同可以分析得到如下界面化学指标：

1、表面张力( Surface tension )：

随温度（熔体可测温度达2300℃，如右图2300℃钛表面张力图谱）、浓度配比、时间、压力（可达200MPa）、电场等条件下的变化值;

提供光学法悬滴法、约束停滴法以及力学铂金板法和铂金环法，可测试液相(如纯液、混合相液体、熔体等)与气相的表面张力，特别是悬滴法(Pendant Drop Method)和约束停滴法(Constrained Sessile Drop Method )对于如( 1 )胶水 、聚合物、树脂等粘度比较高；（2）以及金属、煤等需要高温加热；（3）采油行业井下高温高压作业环境条件模拟等，具有明显优势；（4）可测试牛顿流体样品，也可测试非牛顿流体样品。

2、界面张力( Interlace Tension )：

可测试动态界面张力、界面流变及其粘弹性系数等，可对油滴进行饱和处理以提升测值准确度。

3、表面活性剂临界胶束浓度（CMC）：

可用于分析不相溶液 液两相界面张力值临界胶束浓度(CMC)

4、动、静态接触角测量：

静态及动态接触角( Dynamic Contact Angle )以及接触角滞后性分析( Contact Angle Hysteresis )，包括:

前进角( Advancing Contact Angle)、后退角( Receding Contact Angle )、滚动角 (Slide angle/RolI-Off angle ) 以及本征接触角(IECA, Thermodynamic Intrinsic Contact Angle ) 、平衡接触角( Equilibrium Contact Angle )

5、表面自由能及其分量：

分析固体表面自由能( SFE, Surface Free Energy )以及分量 (色散力、极性力、氢键力 、 Lewis酸碱力等)

6、固体材料可润湿性分析及液体材料色散力、极性力分量测试：

润湿行为分析(WBATM ，Wetting Behavior Analysis , Wetting Envelopes)

7、铺展及蒸发、结冰分析：

铺展/吸附/蒸发、结冰过程分析如铺展面积/直径、液体吸收体积、接触角、润湿线等随时间变化的量;

8、界面流变及粘弹性系数测量：

界面流变 (Interfacial Rheology)性质以及界面弹性系数(Surface Elasticity)、界面张力弛豫方法( Relaxation Study) 、毛细管静压值( Hydrostatic Pressure )等。

9、粘附力测量：

通过力学法表面张力微量传感器模块，测试固体材料与液滴之间的粘附力大小。

10、滞留力测量：

基于3D接触角电机控制水平向360°模块，测试离心力条件下液滴在固体表面的滞留力，如模拟车窗玻璃上风吹的力对液滴滞留的影响。

11、液体及固体密度测量：

通过表面张力模块的微量力学传感器，评估固体或液体的密度值。

12、顶视及侧视条件TFOV镜头3D接触角测量：

采用TFOV技术，顶视和侧视条件评估固体材料基于化学多样性或异构性的3D接触角。通过分析固体材料表面的3D形貌结构，评估固体材料由于表面结构导致的3D接触角及各向异性接触角。

13、固体材料清洁度评估及等离子处理表面活化处理效果评估：

采用力学法表面张力测试模块，测试滴到固体表面水的表面张力值，当测值高于70mN/m以上时视为固体材料表面不存在有机污染物。

符合标准

1、ASTM D 724:Standard Test Method lor Surface Wettability of Paper (Angle-of-Contact Method)

2、ASTM D 5946-2004: Standard Test Method lor Corona-Treated Polymer Films Using Water Contact Angle Measurements

3、IS015989: Plastics- Film and sheeting – Measurement of water - contact angle of corona-treated films

应用范围

应用方向:

新表面表征、表面纯度测试、固体表面处理评价、液体配方设计、表面清洁度分析、固液体之间或固体粘附特性研究、表面印刷性能的表征、玻璃 ( 包括塑料或金属等固体 ) 表面浸润性研究、分析表面改性等

应用领域:

可用于如下领域的基础研究、应用新方法、产品设计以及品质控制等:

· 油田化学领域：三次采油（二氧化碳驱、表面活性剂驱及微生物或微乳驱；储油条件下浮选溶液的表面张力及其与油的界面张力、石油的润湿性和从含油岩石中开采石油的研究、

· 纸张、纸尿裤、卫生护垫等材料吸水性以及可印刷性等性质分析;

· 纤维、织物、碳纤维、玻璃纤维与树脂的新功能开发、表面性质、印染等性质分析

· 液晶屏、硬盘、屏幕保护膜、触摸屏、LCD、LED、光学零件、半导体芯片、 Wafer 、微电子等行业表面清洁度分析以品质控制、新材料开发研究以及等离子(Plasma )处理等表面处理效果评估

· 先进制造业清洁度测试：晶圆、芯片、PCB、插接件等

· 等离子清洁处理清洁度判断：表面活化处理、印刷、镀膜处理前后的清洁度判断

· 机械制造行业清洁度测量：切削液残留、精密零件表面清洁度、汽车工业等

· 聚合物、高分子材料及金属材料表面修饰、表面改性、印刷性质等分析;

· 薄膜、偏光片、胶片、感光材料的新材料开发、印刷性等分析

· 生物材料、仿生材料的研发及其应用分析，如检测和表征蛋白质、肺表面活性剂，表征生物相容性材料 (高分子材料)的润湿和粘附性、竞争以及粘附的蛋白质

· 食品工业、医药如人造骨、隐形眼镜、眼镜玻璃的润湿、吸附性质分析

产品特色

一、整合了高温高压旋转滴界面张力、常温常压接触角及界面流变功能

1、模块化设计理念

旋转滴界面张力、约束停滴、接触角、悬滴模块化设计。加热控制可选电加热和恒温水槽加热。

2、提供常规条件下接触角测量模块、界面流变模块

以及力学铂金板法和环法测试功能。

3、可选气泡压力法动态表面张力模块以及泡沫分析

模块用于评估表面活性剂的性能

二、同时具有光学原理、旋转滴与力学原理三种界面化学测量技术

1、具有微量压敏传感器的力学法表面张力模块

通过基于阿莎®算法（ADSA®）的铂金板法（Wilhelmy plate）可以测试固体材料的表面有机污染物，同时可以测试液体的表面张力值。通过有效检测固体表面有机污染物存在与否，提升固体材料的接触角测值准确度。

2、具有光学原理的接触角、表面张力测试功能

通过基于阿莎®算法（ADSA®）的悬滴法或停滴法，测试片状、粉末、纤维等材料的接触角值。

3、可以测试表面活性剂吸附三明治效应评估

通过测试表面活性剂基于铂金板法、悬滴法（Pendant Drop）和约束停滴法（constrained sessile drop不同的测试结果，评估表面活性剂吸附三明治效应。

三、阿莎®技术的Young-Laplace方程拟合算法（ADSA®）一法通用测试所有范围的接触角和表面张力值，没有邦德系数（Bond Number）法Young-Laplace方程拟合法的范围限制（通常0.4-0.8），可测试非轴对称液滴图像轮廓

1、阿莎®算法相对于Young-Laplace方程拟合法的优势在于拟合点更多、分析精度更高、可以测试非轴对称液滴轮廓的接触角值（如前进后退角、滞留力接触角等）

2、阿莎®算法可以实现测试方法可基于三维空间倾斜角度修正的测试方法，包括联立计算方程组、倾斜角度的获取、倾斜角度的修正和本征角度的计算，其特征在于:在进行表面势能计算时，对样品表面的倾斜角度进行修正，采用修正重力系数后，得到液的本征值。而普通的几何模型量角器法（圆、椭圆、切线法、多项式法等）均不修正重力系数影响，受液体的体积影响大，测量值与界面化学意义上而言的科学性不高。

3、阿莎®算法可以实现一种方法测试0-180度范围的所有的角度值，不需要根据不同的角度范围选择不同的测试方法。

4、阿莎®算法采用MicroDrop®技术，可以测试单纤维往外拐的液滴轮廓的接触角。

5、阿莎®算法没有选点选面法Young-Laplace方程的经验值标定，不受0.4-0.7邦德系数（Bond Number/B factor）的范围限制，测试应用范围更广。

四、更符合接触角测量的硬件结构设计

1、进液系统采用接触式与非接触式双进液系统

非接触式进液可以解决固体表面有机污染物对针头的污染问题。双进液系统结合力学法表面张力测试模块，为解决有机污染物对于测试水、固体表面的接触角影响提供了强有力的保证。

2、样品台设计提供微米级别二维水平调整光学平台

结合接触角测试的侧视光学结构，专业的微米级别的二维水平调整机械结合是必备硬件配置。水平调整结构的提供可以有效解决重力对于接触角角度的影响，为表面不平整样品的测量提供了保证。同时，对于超亲水材料而言，样品表面的倾斜与否将直接影响水滴是否可以看到，因而必须具备样品台水平调整功能。

3、纳升喷射针头可以有效解决超疏水表面滴液以及滚

动角临界体积测量

（1）纳升喷射针头可以在固体表面喷射纳升级别液滴，从而解决了重力对于液滴轮廓的影响，让固体表面自由能和液体表面张力充分作用于液滴轮廓。

（2）可以测试得到超疏水材料表面液滴滚动时的临界体积。

五、更专业、更稳定、更精准、控制更平稳、结构更优化的机械结构及控制系统

1、真正的专业性

RealDrop®/TrueDrop®品牌理念包括以科学的严谨态度，更准确、更真实地分析液滴（Droplet）的物理化学性质。阿莎算法（ADSA）、 红宝石工具是是真正接触角测量仪的更可靠标准。

2、机械结构上采用光学级别的定位平台而不是普

通的显微镜滑台

我们拥有精密定位平台( Precision positioning stages)研制能力，并将本专业能力全面应用于界面化学分析仪器领域的公司。在机械结构上，我们避免使用没有精度的普通齿轮齿条的滑台在精度光学接触角仪上出现。

3、更专业的知识与能力:

拥有媲美欧美任何精密定位平台研制厂家的专业知识与研制能力，全面保证了机械控制部分的专业化水平、稳定性以及操作方便性等。

五、模块化设计理念：可便携、可分拆、可任意组合和随时升级。

我们可为您提供：

1、 样品台及其机械结构配置：（1）手动或电动控制样品台XYZ三维控制；（2）样品台二维水平控制（手动或自动）；（3）样品台水平向360°旋转（手动或电动）；（4）滚动角配件；（5）wafer平台、薄膜夹具、真空吸盘、加热平台、温控平台等等，也可定制夹具；

2、 进液系统及其控制：（1）纳升喷射针头；（2）皮升喷射针头；（3）自动进液系统，可调整进液速度；（4）振荡滴发生器用于界面流变测量；（5）超高温熔体注射泵（可达2300℃）

3、 成像系统：（1）不同分辨率摄像机供选；（2）变倍显微镜供选；（3）双远心镜头；（4）四色变化平行光源供选

4、 软件系统支持定制开发。

基于自己研发、自己生产的能力，我们可为您定制不同功能的接触角测量仪，根据测试需求选购不同的配置。

标准配置的接触角测量仪的进样器及成像系统支持独立放置而不倒的能力，没有样品大小限制。

分体式

手动滴液移液器

静态接触角款

动态接触角款

技术参数

注：如下技术参数根据选购配置不同而有增减，具体以实际报价单为准。