contacthoekmeting

Contacthoekmeting is het proces waarbij de contacthoek wordt bepaald die ontstaat op een driedelige interface tussen een vloeistof, een vaste stof en de omgevingsfase. De meting geeft een indicatie van de wettability of bevochtiging van een oppervlak: kleine contacthoeken duiden op goede bevochtiging, terwijl grote hoeken wijzen op slechte bevochtiging.

Principe en interpretatie: De contacthoek is gerelateerd aan de spanningen tussen de fasen via Young’s vergelijking. In de praktijk wordt de hoek meestal gemeten bij de basis van een op een vlak oppervlak geplaatste vloeistofdruppel. Metingen kunnen statisch zijn, of dynamisch waarbij vooruitstrevende (advancing) en teruglopende (receding) hoeken worden vastgesteld, wat hysterese oplevert door oppervlaktestructuur en chemische heterogeniteit.

Methoden en apparatuur: De meest gebruikte methoden zijn de sessiel droplet methode, waarbij een druppel op het oppervlak wordt geplaatst en de vorm en hoek via beeldanalyse worden bepaald, en de captive bubble methode, waarbij een bubbel tegen het oppervlak wordt gedrukt in een vloeistof. Een andere benadering is de Wilhelmy-ploetmethode, waarbij de hoek wordt afgeleid uit meetbare krachten tijdens onderdompeling. Essentieel apparatuur omvat een goniometer of microscoop met camera, verlichting, een droppelaar en software voor hoekbepaling en fitting.

Toepassingen en interpretatie: Contacthoekmetingen worden ingezet bij de karakterisering van bevochtigings- en hechtingseigenschappen van coatings, polymeren, keramiek, glas, textiel en medische oppervlakken. Ze ondersteunen evaluaties van oppervlaktebehandeling, sinaalbehandeling en las- of printprocessen. De vereniging tussen statische hoeken, dynamische hoeken en hysterese levert inzicht in de oppervlakte-enthulp en in de samenstelling van de oppervlaktelaag. Voor de afleiding van oppervlakte-energie worden modellen zoals Owens-Wendt toegepast.

Overwegingen en normen: Metingen zijn gevoelig voor ruwheid, chemische onzuiverheden, temperatuur en vloeistoffen. Validiteit vereist controle van reinheid en condities; methoden worden ondersteund door ISO- en ASTM-normen en worden vaak gerapporteerd met aanvullende aanwijzingen over ruwe- en heterogene oppervlakken. Zie ook wettability, oppervlakte-energie en goniometrie.