纳米薄膜接触角测量方法

纳米薄膜接触角测量方法

国家标准 GB/T30447一2013 纳米薄膜接触角测量方法 Measurementmethodforcontactangleofnano-fimsurface 2013-12-31发布 2014-10-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30447一2013 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由科学院提出 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口 本标准主要起草单位:建筑材料科学研究总院、建材检验认证集团股份有限公司、宣城晶 瑞新材料有限公司、北京中科赛纳(玻璃)技术有限公司冶金工业信息标准研究院 本标准主要起草人;庞世红、张继军、韩松,戴石锋、徐进、张璀、张庆华、王润梅、王立闯、张平 张丛丛
GB/T30447一2013 纳米薄膜接触角测量方法 范围 本标准规定了纳米薄膜接触角测量中涉及的术语,原理,试验设备、环境、样品制备,分析步骤,结果 计算和试验报告等 本标准适用于衬底为表面平整的纳米薄膜涂层 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T6682一2008分析实验室用水规格和试验方法 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T19619纳米材料术语 GB/T243682009玻璃表面疏水污物检测接触角测量法 YY/T0282注射针 术语和定义 GB/T19619界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 接触角contactangle 气、液、固三相交界处的气液界面和固-液界面切线之间的夹角 符号记为0,单位为度(") 3.2 座滴法sessiledropmethod 利用探测液滴测量待测表面液滴形状而计算出接触角的方法 3.3 静态接触角statiecontaetangle 液滴体积不变的座漓法在指定时间测量的接触角 符号记为0,单位为度(?) 3.4 前进接触角adametingcmtaetangle 在液固界面取代气固界面过程中形成的不随液滴体积增大而变化的接触角 符号记为@.,单位 为度("). 测量原理 如图1所示,将液体滴在固体表面上,在固-液-气三相交界处作气-液界面的切线,此切线与固液交 界线之间的夹角就是接触角 对于给定的体系,接触角大小取决于三相界面(液/气、固/气和液/固)间 的相互作用
GB/T30447一2013 根据测量状态的不同,接触角分为静态接触角和动态接触角 静态接触角反映了液体对固体的浸 润程度;前进接触角是动态接触角的一种,它不仅反映液体对固体的浸润,还反映了材料的表面粗糙度 等信息 静态接触角具有时间效应,即不同接触时间测量的接触角不同,因此测量接触角时要选择液滴和待 测表面接触一定时间后的接触角作为静态接触角,对于水滴，一般选择接触时间为60s;前进接触角避 免了静态接触角的时间效应 目前应用最广泛的接触角测量方法是外形图像分析法,即将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜或 相机获得液滴的外形图像,然后运用特定的数学模型如液滴可视为球、椭球或圆锥的一部分),通过特 定的参数(如宽、高)拟合计算出接触角 图1接触角示意图 试验设备和测试用水 5.1接触角测量仪:测定范围0°180",测试分辨率0.1",测定精度士1" 5.2超声波清洗器 5.3注射器;满足YY/T0282要求,针头直径为0.5mm和0.9mm 5.4测试用水;满足GB/T6682-2008要求的三级水 试验环境 实验室温度为23C土2C,相对湿度为(50)% 样品制备 在样品或材料上选取平整的部分,切成(50mm士2mm)×(50mm士2mm)的方形样品,数量为 在切割样品时应防止油等有机物污染样品表面 用丙酮或中性洗涤剂清洗样品后,放人装满去离子水的超声波清洗器中继续清洗,5min后取出样 品,然后自然干雄0h以上 试验步骤和结果计算 8.1 静态接触角的测量 8.1.1当采用带有量角刻度的显微镜测量静态接触角时,按GB/T24368一2009第4章中方法a规定 的方法进行 8.1.2当采用能够自动测量接触角的设备时,按照以下步骤测量
GB/T30447一2013 检查聚焦 选取与待测样品厚度相同的试样,在其表面中央滴一体积大约为4AL的去离子水 滴,调节摄像系统,使针头,水滴轮廓在接触角测量仪中的成像清楚 将样品待测表面向上放置在接触角测量仪的试验台上,调整样品台高度,使水滴体积约4AL 水滴流速约0.5L/s)时能够和待测样品表面接触而脱离针头(针头直径为0.9mm),并在样 品表面形成座滴,用接触角测定仪将座滴的形成以及座滴的铺展以不小于2帧/s的速度拍摄 成照片,座滴的铺展时间为180s 接触角计算 方法一;在照片中找出接触时间为55s65s范围内的5张照片,用球形计算法计算其接触 角,分别记为0,0g,0a,0,0s 取上述接触角的平均值作为样品的静态接触角,见式(1): =(O十0十3十0十0a/5 式(I)中,计算结果按GBy/T8170取小数点后两位有效数字 接触角不能用球形方法计算时 可以协商采用非球形方法计算 方法二;用球形计算法计算180、内所有座滴照片的接触角,并绘制接触角-时间曲线,如图2 所示,从曲线中计算出接触时间为60、的接触角作为样品的接触角0. )Aa,l 座滴体想时间曲线 接触角-时间曲线 图2静态接触角随时间变化曲线示意图 按&.1.2步骤,分别测量另外两个样品的接触角 8.1.3 aa,0.a.a 用式(2)计算出样品的接触角: =0.十0.十0./3 2 日, 式(2)中,计算结果按GB/T8170取小数点后两位有效数字 前进接触角的测量 调整样品台高度及测量仪摄像系统焦距,使样品表面的图像能够清晰地在电脑上显示 8.2.1 8.2.2将样品待测表面向上放置在接触角测量仪的试验台上 调节针头(针头直径为0.5mm)和待测 样晶之间距离,使水滴长大到2L(水滴流速约0.1L/s)时能够接触待测样品表面 测量过程中针头 始终不能离开水滴,即使已经形成座滴,针头也不能离开 开始测量时,座滴体积随时间增加缓慢增加,增加到10AL后、针头开始吸水.,座滴体积随时间 8.2.3 增加缓慢减小,直到停止测量(座滴增大和减小时水滴流速约0.1AL/s);将座滴增大和减小的过程以不 小于2帧/s的速度拍摄成照片 8.2.4用非球形计算法计算每张照片上的接触角,绘制接触角-时间曲线和座滴体积-时间曲线,如图3 接触角不能用非球形计算方法时,可以采用球形计算方法
GB/T30447一2013 按触角 座滴体积-时间曲线 接鼓角-时间曲线 图3前进接触角随时间的变化示意图 8.2.5在座滴体积-时间曲线达到平坦部分的时刻,此时接触角-时间曲线上的角度即为样品的前进接 触角,记为. 8.2.6按8.2.28.2.5步骤,分别测量出另外两个样品的前进接触角0.t.,0.a 用式(3)计算出样品的前进接触角 十0.na十0a)/3 0.，=(0, 式(3)中,计算结果按GB/T8170取小数点后两位有效数字 试验报告 试验报告应包括以下内容 本标准号; a b)被测样品名称,种类、厚度、编号; 委托单位; c 检测方法、检测仪器、检测条件、检验单位、检验人员、检验日期 d 检测结果

纳米薄膜接触角测量方法GB/T30447-2013

1. 标准定义

GB/T30447-2013是国家标准化管理委员会发布的一项关于纳米薄膜接触角测量方法的标准，目的是为了规范和统一纳米薄膜接触角测量方法。

2. 适用范围

该标准适用于所有涂层或表面处理后的材料的接触角测量，特别适用于纳米薄膜的接触角测量。

3. 测试仪器

测试仪器应符合以下要求：

• 必须使用精密仪器进行测试，例如光学显微镜、高速相机和旋转平台等；
• 测试仪器应具备高精度、高灵敏度和高稳定性；
• 测试仪器应该配备适当的软件，方便数据处理和结果分析。

4. 测试环境

测试环境应符合以下要求：

• 温度、湿度和气压应控制在一定范围内，以保证测试的准确性和可重复性；
• 测试区域应干净且无尘，防止杂质影响测试结果；
• 测试应在室温条件下进行，避免温度对测试结果的影响。

5. 测试步骤

测试步骤如下：

1. 样品表面清洗：使用丙酮、乙醇等化学试剂将待测样品表面彻底清洗干净，保证表面无污染物。
2. 样品放置：将待测样品放置于测试台上，使得其表面与水平面垂直。
3. 液滴滴落：将滴有测试液体的微量注射器（或针头）放置于距离样品表面约1cm处，然后缓慢挤压注射器，使得液滴缓慢落下，直到触及样品表面。
4. 测量接触角：使用测试仪器测量液滴与样品表面的接触角，并记录结果。

6. 结果分析

测试结果的分析应包括对数据的处理和结果的解释。

• 数据处理：可以使用相应的软件进行数据处理，如处理成平均值或标准差等统计值。
• 结果解释：根据测试结果，分析样品表面的润湿性质和材料表面的纳米结构。

7. 总结

GB/T30447-2013标准规范了纳米薄膜接触角测量方法，使得测试结果更加准确和可重复。同时，该标准的实施也促进了纳米薄膜领域的技术发展和质量提升。

在进行纳米薄膜接触角测量时，除了遵循GB/T30447-2013标准外，还应注重测试环境的控制、测试仪器的选择和使用、数据处理和结果分析等方面。只有全面考虑这些因素，才能保证测试结果的准确性和可靠性。

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