Приборы для измерения краевого угла смачивания (контактного угла жидкости) серии ACAM

Дополнительные модули прибора 

Дополнительные опции программного обеспечения 

1. Лакокрасочная промышленность, покрытия, адгезия

Краевой угол смачивания и свободная поверхностная энергия — ключевые параметры для прогнозирования адгезии лакокрасочных материалов, грунтов, клеёв и герметиков. Это основная сфера применения оптических анализаторов формы капли. Базовые методики — метод сидячей капли с расчётом по ASTM D7334, оценка свободной поверхностной энергии методом OWRK; подробное описание расчётных методов — на странице теории.

• Контроль активации поверхности перед нанесением покрытия: плазменная, коронная, пламенная обработка — измерение краевого угла воды и тестовых жидкостей до и после.
• Определение свободной поверхностной энергии (восемь методов через модуль Surfen+): OWRK для полимеров с гетероатомами, Wu для высокоэнергетических, Zisman для низкополярных, Fowkes и Расширенный Fowkes, vOCG для гидрофильных, Schultz, уравнение состояния, расчёт по гистерезису.
• Соответствие ASTM D2578 (поверхностное натяжение смачивания плёнок полиэтилена и полипропилена): тестовые чернила Дайн заменяются прецизионным измерением свободной поверхностной энергии.
• Оценка стойкости функциональных покрытий: супергидрофобные (θ > 150°), противообледенительные, стойкие к граффити, лёгкоочищаемые — статический угол, угол скатывания через модуль Tilt+/ProgTilt+, гистерезис наступающего и отступающего краевого угла через модуль Preced+.
• Антизапотевающие покрытия (антизапотевающие, θ < 10°): высокоскоростная регистрация процесса на модели ACAM-HSC.

2. Лёгкая промышленность, текстиль, нетканые материалы

Текстиль — одна из штатных подложек для оптических анализаторов формы капли. Алгоритм автоматического определения базовой линии корректно работает на ворсистых поверхностях. Методические основы — метод сидячей капли на ворсистых поверхностях по AATCC 22 и ISO 4920; описание процедуры — на странице теории измерения краевого угла.

• Контроль гидрофобных пропиток (стойкое водоотталкивание): оценка по AATCC 22 / ISO 4920 — капельный тест распылением — до и после стирок.
• Гидрофилизация спортивных и медицинских тканей: для влагопереноса, потоотведения, медицинских повязок и подгузников.
• Аппреты и финишные обработки: сравнение партий, контроль стабильности после плазменной обработки.
• Нетканые материалы и фильтрующие среды: смачиваемость пор фильтров для биотехнологий, мембран для топливных элементов, сепараторов литиевых аккумуляторов.
• Измерения на изогнутых волокнах через модуль Curve+: альтернатива классическому методу Вильгельми для одиночного волокна.

3. Полимерная химия, пластики, плёнки, композиты

Поверхность большинства термопластов гидрофобна. Для печати, склейки, металлизации требуется её активация. Оптический анализатор формы капли — стандартный инструмент контроля результата активации. Методики для полимеров — метод сидячей капли с тестовыми жидкостями (вода и дийодметан), расчёт свободной поверхностной энергии по OWRK / Wu / Schultz; описание восьми методов — на странице теории.

• Контроль плазменной, коронной и пламенной обработки: PE, PP, PET, PTFE, PVC, PVDF, PEEK — краевой угол воды и дийодметана до и после, прирост свободной поверхностной энергии через модуль Surfen+.
• Печатные свойства плёнок: замена тестовых чернил Дайн (ASTM D2578) прецизионным измерением свободной поверхностной энергии.
• Биоразлагаемые плёнки: PLA, PHA, PHB, целлюлозные — оценка взаимодействия с водой и биосредами.
• Композиты: смачиваемость волокон матрицей, контроль подготовки углеволокна и стекловолокна.
• Полимеры — краевой угол смачивания и гистерезис: через модуль Preced+ — характеристика рельефа и химической однородности.

4. Производство очков, линз, оптики и стёкол

Тонкие функциональные покрытия — антибликовые, гидрофобные, олеофобные, антимикробные, лёгкоочищаемые. Методология для функциональных покрытий — измерение статического и динамического краевого угла, расчёт по тангенциальному методу (Юнга–Лапласа) для супергидрофобных; детали — на странице теории.

• Гидрофобные и олеофобные покрытия (смартфоны, очки, оптика): типовое требование краевого угла воды > 100°, краевого угла гексадекана > 60°.
• Оценка стойкости покрытий: серия измерений после циклических испытаний — деградация краевого угла как индикатор износа.
• Антизапотевающие покрытия (θ < 10°): регистрация на модели ACAM-HSC.
• Покрытия типа золь–гель и осаждённые из газовой фазы: картирование однородности через 3D-стол и автодозатор.
• Измерения на изогнутых линзах через модуль Curve+: без снятия покрытия, для серийного контроля качества.

5. Медицина, биомедицина, имплантаты, тканевая инженерия

Биосовместимость и клеточная адгезия определяются гидрофильностью и гидрофобностью поверхности. Оптимум краевого угла для остеобластов — 60–80° (Vogler, 1998). Методика — метод сидячей капли по белковым растворам, расчёт свободной поверхностной энергии для оценки клеточной адгезии; подробнее — на странице теории.

• Имплантаты (титан, TiAl6V4, ZrO2, Al2O3, CoCr): оценка после кислотного травления, плазменного напыления, пескоструйной обработки с протравливанием кислотой, анодирования.
• Полимерные матриксы: PLA, PCL, PEEK, гидрогели, коллагеновые подложки.
• Стоматологические адгезивы: смачивание эмали и дентина, контроль протоколов тотального травления и самопротравливающего.
• Контактные линзы: силикон-гидрогелевые линзы, метод висячей капли через модуль Tense+ для растворов гиалуроновой кислоты.
• Антибактериальные и противообрастающие покрытия: катетеры, зонды, эндоскопы — взаимосвязь свободной поверхностной энергии и предотвращения биоплёнок.
• Биообразцы in vivo и ex vivo (модуль Curve+ и метод захваченного пузырька): кожа, слизистые, биоплёнки в физиологическом растворе.

6. Фармацевтика, формуляция, биодоступность

Краевой угол и поверхностное натяжение — параметры, регламентируемые при формуляции таблеток и систем доставки лекарств. Методики — метод сидячей капли на спрессованных порошках, метод висячей капли для поверхностного натяжения, расчёт смачиваемости таблеточных матриц; описание методов — на странице теории.

• Смачиваемость таблеточных порошков (АФИ, наполнители, дезинтегранты): метод сидячей капли на спрессованной таблетке, динамика впитывания через модуль Dyne+ (анализ контура капли во времени).
• Покрытия таблеток (Eudragit, HPMC, шеллак): однородность нанесения, гидрофильность.
• Эмульсии парентеральных форм: межфазное натяжение через модуль Intense+ с J-иглой.
• Критическая концентрация мицеллообразования ПАВ через метод висячей капли (модуль Tense+): микрообъёмы 50–200 мкл — недоступный объём для классического динамометрического тензиометра (метод кольца дю Нуи требует не менее 20–30 мл); применимо к дорогим фосфолипидам и природным биосурфактантам.
• Динамика изменения поверхностного натяжения через модуль Dyne+: на модели ACAM-HSC разрешение 1 мс — для быстро адсорбирующихся ПАВ.

7. Нефтехимия, нефтегазовая отрасль, методы повышения нефтеотдачи

Смачиваемость пород-коллекторов и межфазное натяжение нефть–вода определяют эффективность методов повышения нефтеотдачи. Методики — метод сидячей капли на шлифах керна, индексы Amott–Harvey и USBM, метод висячей капли для межфазного натяжения; описание — на странице теории.

• Смачиваемость шлифов керна: гидрофильная, олеофильная, смешанного типа; индексы Amott–Harvey, USBM.
• Межфазное натяжение нефть–вода через модуль Intense+ (метод висячей капли): при пластовых температурах с помощью нагреваемого до 200 °C столика.
• Заводнение составом «щёлочь–ПАВ–полимер»: оптимизация состава по минимуму межфазного натяжения нефть–вода до 10⁻³ мН/м.
• Скважинные жидкости и ингибиторы: против коррозии, парафиноотложений, гидратов.
• Метод захваченного пузырька in situ: для подложек в полностью погружённом состоянии.
• Ограничение: измерения при пластовых давлениях выше атмосферного в стандартной конфигурации ACAM не поддерживаются.

8. Микроэлектроника, полупроводники, печатная электроника

В фотолитографии, нанесении резистов, струйной печати функциональных чернил гидрофильность подложки определяет качество паттерна. Методики — метод сидячей капли на кремнии после RCA-очистки и плазмы O₂/H₂, метод сидячей капли с микрообъёмами для печатной электроники; подробнее — на странице теории.

• Кремниевые пластины: контроль гидрофильности после RCA-очистки, плазмы O₂ и H₂, HF-травления.
• Печатная электроника: смачивание гибких подложек серебряными, графеновыми, PEDOT:PSS, ITO-чернилами.
• Сращивание пластин и эпитаксия: контроль после процедур SC-1, SC-2, Piranha.
• OLED и солнечные элементы: смачивание органических активных слоёв.
• MEMS и микрофлюидика: локальная гидрофилизация через zoom 10×.
• Картирование пластины (3D-стол): серия 10–50 точек по пластине 100, 150 или 200 мм.

9. ПАВ, моющие средства, косметика, пищевая промышленность

В задачах характеризации функциональных поверхностей и измерений с микрообъёмами дорогих ПАВ — основная сфера применения ACAM. Для массовых рутинных измерений поверхностной натяжение ПАВ предпочтительнее динамометрический тензиометр (другой класс приборов). Методики — метод висячей капли для критической концентрации мицеллообразования ПАВ и поверхностное натяжение биосурфактантов, метод сидячей капли для функциональных покрытий; описание методов — на странице теории.

• Критическая концентрация мицеллообразования через серию измерений методом висячей капли (модуль Tense+): микрообъёмы для дорогих ПАВ.
• Динамика изменения поверхностного натяжения (модуль Dyne+): 1 мс на ACAM-HSC — характеристика, недоступная для классических динамометрических тензиометров.
• Смачивание загрязнённой подложки моющим средством: оценка отмывающей способности.
• Эмульсии «масло-в-воде» и «вода-в-масле»: межфазное натяжение через модуль Intense+ (метод висячей капли в кювете).
• Косметика на коже через модуль Curve+: на эпидермисе ex vivo.
• Для массовой рутинной процедуры измерения поверхностного натяжения ПАВ оптимален классический динамометрический тензиометр — ACAM не заменяет его в этой задаче.

10. Автомобилестроение, аэрокосмос, антиобледенительные покрытия

Функциональные покрытия с самоочищением, водооталкиванием, минимальной адгезией льда. Методики — метод сидячей капли с гистерезисом (наступающий и отступающий краевой угол), измерение угла скатывания для оценки самоочищения; детали — на странице теории.

• Лёгкоочищаемые (лёгкоочищаемые) кузовные покрытия: типовые требования краевого угла воды > 110°, гистерезис < 10° через модуль Preced+.
• Противообледенительные покрытия для крыла и лопастей: угол скатывания через модуль Tilt+/ProgTilt+ (наклон до 90° с разрешением 0,0025°) — измерение краевого угла на наклонной поверхности.
• Топливные системы: смачивание форсунок и каналов, покрытия без перфторированных соединений.
• Антикоррозионные грунты и катафорез: оценка подготовки металла через краевой угол и свободную поверхностную энергию.