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1、接觸角儀接觸角儀 接觸角儀原理儀器設備簡介實驗範例實驗影片外表現象如潤濕與吸附在應用科學與技術是非常重要之項目，這些數據可以用於改善與強化油漆與紡織之排水性以及生物资料之互溶性。另外對於外表型態學及高真空技術，多半用顯微鏡與分子光譜去研讨，雖能提供極重要之協助，當方法逐漸變得更精細，儀器變得更貴時，接觸角儀似是最簡單最廉价之工具去追蹤外表清潔度與外表處理，特別是電子製造工業上。儀器原理外表接觸角儀是測液面在固體外表附著程度的表現，如圖一所示，儀器原理圖一SV ：固體-氣體外表張力SL ：固體-液體外表張力LV ：液體與氣體之外表張力儀器原理一粒液體停留在固體外表上時，固體-氣體外表張力為SV，
2、液體與氣體之外表張力為LV，固體-液體外表張力為SL，接觸角是固體面與液滴外表之切線，它的大小量值可以用楊氏公式表示之SV- SL = LV cos本實驗係利用接觸角儀測定不同濃度之各種溶液在不同底材上之接觸角，例如測定不同濃度之SDS、Triton 100等水溶液在Teflon、玻璃等底材外表上的接觸角變化，參見如圖二與圖三。儀器原理外表活性劑改變接觸角之大小，使液體更容易附著在固體外表，也幫助清潔電子资料外表，有助於良率之提昇。圖二圖三儀器設備簡介座滴法座滴法(Sessile Drop)或貼泡法或貼泡法(Captive Bubble) 座滴法是測量接觸角的光學方法。座滴法是測量接觸角的光學
3、方法。此法用來估計固體外表某一部分區域的潤濕性。此法用來估計固體外表某一部分區域的潤濕性。可直接測量介於液滴基線和液可直接測量介於液滴基線和液/固固/氣氣-三相接觸點三相接觸點處的液處的液/固固-界面切線間的角度接觸角。界面切線間的角度接觸角。除般的平面固體外表外，也適合測量彎曲固體除般的平面固體外表外，也適合測量彎曲固體外表上的接觸角，且對外表不均勻或不外表上的接觸角，且對外表不均勻或不 一致一致的樣品也適用。的樣品也適用。 座滴法(Sessile Drop)不同材質基底不同材質基底液體滴出孔液體滴出孔儀器設備簡介液體樣品須靠針筒來控制滴出含量儀器設備簡介為了坚持液體滴出量致，將針筒垂直裝入
4、微米頭中並坚持針頭朝上以防空氣跑入，再蓋上調節體。儀器設備簡介調節體，旋轉其上的刻度便能施予一固定下壓力給其內的針筒並滴出固定量的液體樣品藉由接觸角儀測量不同濃度之各種界面活性劑於不同底材上的接觸角以了解各類界面活性劑在不同底材之吸附行為。 實驗目的CA-XP150型接觸角儀。界面活性劑Sodium Dodecyl Sulfate (SDS，陰離子性)。固體樣品(底材)玻璃、壓克力板、Teflon、不銹剛板。實驗器材及藥品實驗程序 量取SDS，以水當溶劑依次稀釋之，配製10種不同濃度之界面活性劑溶液，其濃度應在210-2 610-4 M範圍內。將待測溶液(水)裝入針筒中。將固體樣品放在樣品台上
5、。按照顯示螢幕的指示，將待測溶液滴在底材上並測量其接觸角。更換其他底材，重複步驟4，測量該待測溶液在不同固體樣品上之接觸角。更換其他濃度之待測溶液(SDS)，重複步驟2-5，獲得溶液在不同固體樣品上之接觸角。實驗流程打開接觸角儀電源開關。(見下圖)實驗流程將針頭插入液體樣品(水)中，緩慢地將液體抽至針筒裏。將針頭朝上，擠壓活塞將針筒中的空氣擠出。(留意：必須完全去除針筒中的空氣，否則液滴分配器因空氣壓力而不易控制)將液滴分配器之微米頭(microhead)退至刻度約為14-15格處。將針筒垂直裝入微米頭中並坚持針頭朝上以防空氣跑入，再蓋上調節體並將之裝入固定座中。實驗流程在顯示螢幕上選擇ses
6、sile drop method，顯示出具有刻度之測量螢幕，垂直刻度係作為控制調節液滴體積的參考按照顯示螢幕指示，將固體樣品置於樣品台上。(留意：勿用手接觸針筒活塞主體，以免改變接觸角)實驗流程利用樣品台高度調整鈕，調整樣品台的位置並利用焦距調整鈕，調整焦距，使固體樣品明晰出現在顯示螢幕上。(見下圖)。實驗流程分別利用兩個針筒位置調整鈕，調整分配器之程度及垂直位置，使針頭位於顯示螢幕之程度中心點及第2格處(由螢幕上方開始數)，固定針頭。(見下圖)實驗流程輸入樣品編號後，按OK。按照顯示螢幕指示，順時針旋轉液滴分配器之微米頭以推出液體，使擠出液滴約在4-5格處(由螢幕上方開始數)。(見下圖)。實
7、驗流程調整樣品台高度調整鈕，使樣品台上升以固體樣品承接擠出的液滴並在固體外表上构成液滴。(見下圖)實驗流程下降樣品台使液滴呈現在螢幕中心附近，在一段時間後按OK，螢幕凍結。將滑鼠移至所构成液滴左端，按左鍵，按一下，出現X記號在左端。滑鼠自動移至所构成液滴右端，按一下左鍵，出現X記號在右端。將滑鼠移至所构成液滴頂端，按一下，出現X記號在頂端。實驗流程接觸角(“C.A.)值顯示於螢幕右上方。(見下圖)實驗流程按Next Sample，更換固體樣品，重複步驟9-19。利用重複吸放下個待測液體，清洗針筒。然後，再依步驟1-19依次測量不同濃度之SDC溶液在不同固體樣品上的接觸角。實驗結束時，則先按OK，按END ，再按OK，再關掉電源。以重複吸放水的方式，清洗針筒。實驗數據 以不同固體樣品上的接觸角對 C作圖。 將所得接觸角圖形與外表張力作對照比較。實驗影片ReferencePrinciples of Instrumental Analysis, 5th, SKOOGsindatek/MD_CA_tw.html
