Test di misurazione dell'angolo di contatto

L'angolo di contatto è una misura quantitativa della bagnatura di un solido da parte di un liquido. L'angolo di contatto è definito geometricamente come l'angolo formato dal liquido al confine trifase dove il liquido, il gas e il solido si intersecano. Ci sono tre diverse forze che agiscono su questo punto di contatto trifase tra solido, liquido e gas o in alcuni casi solido, liquido e liquido. Gli angoli di contatto possono essere suddivisi in angoli di contatto statici, dinamici e corretti per rugosità.

La misurazione dell'angolo di contatto viene utilizzata in un'ampia varietà di industrie e aree di ricerca come chimica, farmaceutica, elettronica, alimentare, energia, carta e imballaggi.

Gli angoli di contatto statici vengono misurati mentre la goccia è in superficie e il confine trifase non si muove. Gli angoli di contatto statici sono di gran lunga i valori di bagnabilità più misurati. Particolarmente adatto per superfici relativamente lisce e omogenee. Gli angoli di contatto statici sono anche usati per descrivere l'energia libera superficiale del substrato, cioè la tensione superficiale del solido.

L'angolo di contatto dinamico può essere misurato mentre si sposta il confine trifase e questi sono chiamati angoli di avanzamento e allontanamento. L'angolo di contatto in avanzamento viene misurato mentre il fronte delle goccioline avanza e quando il fronte delle goccioline si allontana. Su una superficie ideale, questi due valori sono vicini l'uno all'altro. Tuttavia, spesso l'angolo di contatto misurato dipende dalla direzione in cui si muove la linea di contatto. La differenza tra angoli di contatto in avanzamento e in allontanamento è principalmente dovuta all'eterogeneità chimica e topografica della superficie, alle impurità della soluzione assorbite sulla superficie o al rigonfiamento, riarrangiamento o alterazione della superficie da parte del solvente.

Gli angoli di contatto sono influenzati dalla rugosità. Superfici con la stessa composizione chimica ma diversa rugosità hanno angoli di contatto diversi. Gli angoli di contatto corretti per rugosità sono valori dell'angolo di contatto in cui viene eliminato l'effetto della rugosità. Gli angoli di contatto corretti per rugosità vengono utilizzati soprattutto per determinare le energie libere della superficie.

I tensiometri ottici vengono utilizzati per misurare angoli di contatto statici, dinamici e corretti per rugosità. I componenti principali del tensiometro ottico sono una telecamera, un diffusore per disperdere una goccia, il vassoio del campione e la sorgente di luce per illuminare la goccia sul vassoio del campione.

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