Zwilżanie powierzchni jest zaskakująco trudne do zmierzenia niezawodnie

Anonim

Grupa naukowców z Uniwersytetu Aalto w Finlandii i Uniwersytetu Sun Yat-sena w Chinach zapewnia standaryzowane podejście w celu poprawy dokładności i niezawodności pomiarów kąta zwilżania powierzchni.

Wiedza o tym, w jaki sposób materiały powierzchniowe wchodzą w interakcję z płynami, ma kluczowe znaczenie dla wszystkiego, od drukowania po odzyskiwanie wycieków ropy z wody. Możliwość dokładnego i niezawodnego analizowania najdrobniejszych szczegółów zwilżania - czyli tego, w jaki sposób płyn przylega lub ślizga się z danego materiału powierzchniowego - ma kluczowe znaczenie w projektowaniu materiałów w wielu gałęziach przemysłu.

W swoim artykule opublikowanym w Nature Protocols naukowcy z Uniwersytetu Aalto i Uniwersytetu Sun Yat-sen przedstawiają rygorystyczną metodologię pomiaru zwilżania. Proponują to jako uniwersalną procedurę dla społeczności naukowej w celu uzyskania wiarygodnych danych, umożliwiając porównanie między grupami badawczymi w celu promowania rozwoju nowych materiałów zwilżających.

Najczęstszym sposobem badania zwilżania jest mierzenie kształtu kropli, w szczególności kąta zwilżania między stałą powierzchnią a kroplą cieczy w momencie ich kontaktu. Ta metoda została pierwotnie opracowana w 1805 roku przez Thomasa Younga. Niski kąt zwilżania oznacza, że ​​ciecz rozleje się i przylega do powierzchni; w przeciwieństwie do tego, duży kąt zwilżania oznacza, że ​​powierzchnia będzie odpychać płyn.

Pomiar kąta zwilżania może wydawać się prosty do przeprowadzenia, ale wymaga od badaczy uzyskania wiarygodnych i wiarygodnych danych. Rzeczywistych powierzchni nie można właściwie opisać za pomocą pojedynczej wartości statycznego kąta zwilżania, z wyjątkiem przypadków, gdy bryła jest atomowo gładka i pozbawiona zanieczyszczeń chemicznych. Rzeczywiste warunki, dla których projektowane są materiały, rzadko spełniają jednak takie wymagania.

"Zamiast tego musimy zmierzyć parę postępujących i oddalających się kątów zwilżania kropli, która rośnie i kurczy się na powierzchni.Jednak wiele publikacji dotyczących zwilżania nadal podaje tylko jedną wartość statycznego kąta zwilżania, a zatem brak dokładności i rzetelności przy wyjaśnianiu, jak ciecz faktycznie zachowuje się na powierzchni "- mówi Tommi Huhtamäki, doktorant i główny autor pracy.

"Otaczają nas ważne materiały, których właściwości zwilżające muszą być precyzyjnie zaprojektowane, a kąty kontaktu oceniane są w testach wydajności i trwałości materiałów od budynków i samolotów po urządzenia do badań krwi. Bardzo ważne jest, abyśmy byli w stanie przeprowadzić badania oparte na wspólnych i niezawodnych standardach "- mówi Robin Ras, profesor na Uniwersytecie Aalto.

menu
menu