技術(shù)文章 / Technical articles
通過(guò)訪問(wèn)如上地址,可以得到一張超疏水材料的接觸角圖片。
將圖片采用photoshop進(jìn)行轉(zhuǎn)換格式,轉(zhuǎn)換成8位灰度圖片,且格式為BMP圖片后,即可用于采用不同的接觸角分析軟件進(jìn)行分析測(cè)量。
一、采用接觸角分析軟件DSA3分析測(cè)試結(jié)果。
1、采用Young-Laplace方程擬合分析得到的結(jié)果為161度。如下圖所示:
可以很明顯的看出,左側(cè)部分?jǐn)M合度較好,體現(xiàn)為擬合的綠色線與紅色的邊緣查找線(或黑色的液滴輪廓部分)基本重合,但是,右側(cè)部分出現(xiàn)了明顯的不重合,黑色部分約有3像素左右偏出。
因而,Young-Laplace方程擬合算法無(wú)法判斷出非軸對(duì)液滴的除了簡(jiǎn)單的角度值之外更多的信息。如3D接觸角功能等。
2、橢圓擬合分析接觸角值。
通過(guò)如上圖片,可以明顯看出,橢圓擬合線綠色部分在接觸位置沒有與紅色或黑色的輪廓部分重合,因而,出現(xiàn)角度值偏低147.5度就不能被采用來(lái)表征樣品的接觸角值。
3、切線法
切線法測(cè)值結(jié)果中雖然能夠顯示出左、右角度的一定偏差。但這個(gè)角度的測(cè)值精度顯然是不夠的,且與Young-Laplace方程擬合法的偏差值過(guò)大,角度值也無(wú)法用于評(píng)估樣品的接觸角值。
4、圓擬合法。顯然,圓擬合法對(duì)于這樣的樣品的接觸角測(cè)值是根本無(wú)效的。擬合線根本無(wú)法與輪廓線重合。
二、OCA2.0評(píng)估接觸角值
1、Laplace-Young擬合法測(cè)試接觸角值。
僅從擬合度而言,測(cè)值結(jié)果是可以。但是,從擬合線來(lái)講,其右側(cè)部分同樣存在2像素左、右沒有重合部分。因而,測(cè)值結(jié)果同樣無(wú)法分辨出這樣的圖片中的特殊意義,即左、右角度值由于樣品的不水平而出現(xiàn)的偏差。
2、橢圓擬合法分析接觸角值。同樣的,OCA的橢圓擬合也無(wú)法擬合上液滴的輪廓,因而,角度值也是無(wú)法被接受的。
三、中國(guó)國(guó)產(chǎn)分析軟件用于評(píng)估這個(gè)圖片的接觸角值。
1、橢圓擬合法測(cè)試接觸角值。事實(shí)上,橢圓擬合無(wú)論國(guó)內(nèi)外均無(wú)法實(shí)現(xiàn)重合度更好。
2、差分橢圓擬合:相對(duì)于單橢圓而言,有多提升。但擬合度還是差強(qiáng)人意,關(guān)鍵在于角度值根本沒有界面化學(xué)的意義,其僅僅作為參考,無(wú)法作為科學(xué)意義上的表征固體物理化學(xué)所用。
3、Laplace-Young擬合法測(cè)試接觸角值。與國(guó)外的軟件同樣的無(wú)法分辨出左、右角度值的偏差。因而,性上不足以讓客戶放心采用其數(shù)據(jù)。
四、美國(guó)科諾的阿莎算法
可以看出,阿莎算法的分辨出了左、右角度值的偏差值,同時(shí)將左、右兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的表面張力值進(jìn)行了計(jì)算分析。從擬合度而言,擬合度。
五、Advance 軟件用于評(píng)估樣品的接觸角值。
1、Young-Laplace方程擬合法
可以看出,由于出自同一個(gè)公司的軟件,與DSA3.0相比,其測(cè)值數(shù)據(jù)基本保持一致。但是,Advance軟件在擬合線上做了相當(dāng)大的文章。從如上不同的軟件對(duì)比來(lái)看,分析接觸角測(cè)值結(jié)果是否合理的方式主要是看擬合線(綠色)與紅色或黑色的輪廓線是否重合。但是Advance版本顯然將藍(lán)色的擬合線變成粗線,這樣擬合度不好時(shí)就無(wú)法看出來(lái)了。而從如上圖片可以看出,無(wú)論左、右兩側(cè)的均出現(xiàn)了紅色部分沒有被覆蓋的情況,顯然,即使在作出特殊處理后,其擬合結(jié)果同樣是無(wú)法被接受的。但是,這是在能夠看到不能擬合的情況時(shí)才能夠被發(fā)現(xiàn),如果出現(xiàn)擬合度只差2個(gè)像素左右時(shí)(通常角度誤差5度左右),則無(wú)法評(píng)估出一個(gè)合理的角度值了。
2、橢圓擬合:可以看到,橢圓擬合在擬合線變粗時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)覆蓋紅色的邊緣線,從這個(gè)意義上來(lái)講,橢圓擬合的應(yīng)用范圍很小。通常只有部分國(guó)產(chǎn)的儀器廠家以及部分日本、美國(guó)的廠家才用這樣的算法。主要原因在于其近三十年來(lái)均沒有升級(jí)相應(yīng)的算法。
因而,在如圖中所示的由于本身儀器設(shè)計(jì)問(wèn)題,主要是樣品臺(tái)無(wú)法調(diào)整水平所致,導(dǎo)致的一些角度值的變化,事實(shí)上,國(guó)外的以及國(guó)內(nèi)的接觸角測(cè)試軟件均無(wú)法進(jìn)行的評(píng)估與判斷,因而,測(cè)值的數(shù)據(jù)具有很大的不確定性。
同時(shí),可以看出,橢圓擬合或雙橢圓等技術(shù),僅僅是簡(jiǎn)單的量角器而已,與意義上的接觸角測(cè)量區(qū)別非常大,測(cè)值數(shù)據(jù)通常無(wú)法作為性文獻(xiàn)或品質(zhì)控制、研發(fā)單位所采用。
阿莎算法的優(yōu)勢(shì)在于可以自動(dòng)進(jìn)行重力系數(shù)根據(jù)傾斜角度變化而自動(dòng)進(jìn)行修正,同時(shí),將表面張力、接觸角綜合進(jìn)行分析評(píng)估,因而,其測(cè)值結(jié)果更有意義,更具有性。