Экспериментальная установка для определения угла смачивания поверхности различными буферными растворами
Измерения угла смачивания на разных материалах проводились на специально собранной установке на основе микроскопа Prima Expert, изображение которой приведено на рис. 9.
1
2
3
4
Рис. 9. Схема измерительной установки: 1 – объектив микроскопа Prima Expert, 2 – USB-кабель, 3 – диодная подсветка, 4 – предметный столик с возможностью изменения высоты и угла наклона.
Измерения осуществлялись следующим образом. На предметный столик помещался образец. Капли выбранной жидкости наносились на поверхность исследуемого образца с помощью пипетки-дозатора. Объем капли составлял 20 микролитров. Проводилось фотографирование капли, а затем – обработка полученного изображения программой DropSnake v2.0.
Портативный цифровой usb микроскоп Эксперт (Prima Expert) оао «ломо»
Цифровой микроскоп "Эксперт" (рис. 10) предназначен для наблюдения и сохранения изображений малоразмерных объектов в проходящем и отраженном свете с помощью компьютера, с которым он соединяется по интерфейсу USB и управляется специализированным программным обеспечением, поставляемым в комплекте с прибором. Цифровой USB микроскоп может быть использован в двух режимах работы: в ручном и настольном с применением штатива. В нем имеются две независимо управляемых системы светодиодной подсветки. Увеличение: 10X-100X. Минимальный разрешаемый размер: 8 мкм.
Рис. 10. Портативный цифровой USB микроскоп Эксперт (Prima Expert)
DropSnake v2.0
Представляет собой плагин для численного анализа данных. После того, как в программе открывается необходимое изображение, возможно выбрать различные режимы его обработки. Первый вариант – вручную прорисовать контур капли. После чего в диалоговом окне появится значение контактного угла. Либо можно выбрать автоматический режим, где варьируя высоту и ширину, можно получить аналогичный результат.
Плагин использовался для вычисления значения контактного угла по изображениям полученным на цифровом USB микроскопе Prima Expert.
Смачиваемость поверхности
Гидрофобность (так называемая несмачиваемость) является одной из главных свойств поверхностей. Чаще всего понижение смачиваемости учитывают для бытовых и технических приложений (ветровое стекло автомобиля и т.д) и течения жидкости. На уменьшение вероятности образования мениска, снижения трения, износа и залипания влияет именно снижение смачиваемости. Смачивание напрямую зависит от контактного угла. Это угол между поверхностями жидкости и твердого тела. В случае, когда смачивание наблюдается, контактный угол меньше 90о (смачивающая жидкость и гидрофильная поверхность). А когда поверхность не смачивается, значение контактного угла находится в диапазоне 90 < θ < 180 (несмачивающая жидкость и гидрофобная поверхность). В случае, когда угол стремится к 180 – поверхность называется сверхгидрофобной. Для таких поверхностей характерен очень низкий гистерезис контактного угла.