Sistema ottico per misure di proprietà superficiali

Referenti: Federico Veronesi, Davide Gardini

Il sistema ottico per misure di proprietà superficiali consente di osservare il comportamento di gocce di liquido su superfici solide o sospese.

Una siringa controllata via software eroga la goccia in maniera riproducibile. Il sistema di illuminazione proietta il profilo della goccia sull’obiettivo della videocamera, il software rileva il profilo e ne esegue un fitting secondo il modello matematico prescelto. L’acquisizione dell’immagine può essere regolata per massimizzare la risoluzione.

Questo sistema consente di caratterizzare proprietà quali:

• Angolo di contatto di gocce di liquido depositate su superficie, calcolato come l’angolo tra la linea di base e la tangente alla curva di fitting nel punto di contatto liquido-solido. Si possono misurare sia angoli di contatto statici (metodo della goccia sessile) sia “dinamici” (angoli di avanzamento e recessione, angolo di scivolamento);
• Tensione superficiale di liquidi, calcolata utilizzando il metodo della goccia pendente;
• Energia superficiale dei solidi, calcolata a partire dai valori di angolo di contatto con diversi liquidi secondo uno dei modelli matematici disponibili (Zisman, OWRK ed altri).

CNR-ISTEC dispone di due sistemi ottici per misure di proprietà superficiali:

• Drop Shape Analyzer DSA 30S (Krüss GmbH)
• Optical Contact Angle OCA15plus (DataPhysics Instruments GmbH)

Sistema ottico DSA 30S Krüss

• Illuminazione LED
• Camera con velocità di acquisizione fino a 2000 fps
• Accuratezza 0.3° per le misure di angolo di contatto, 0.3 mN/m per le misure di tensione superficiale
• Dimensioni massime del campione 320 mm × ∞ × 275 mm (larghezza x profondità x altezza) (132 mm × 132 mm × 27 mm per misure in cella TC40)
• Due sonde PT100 per il monitoraggio della temperatura della superficie e/o della siringa
• Possibilità di impostare routine automatiche di misurazione e dispensazione del liquido
• Equipaggiabile con tavolo inclinabile per misure di angolo di contatto di scivolamento
• Equipaggiabile con camera TC40 dotata di cella Peltier per misure in temperatura da da -25 a 150°C

Sistema ottico OCA15plus DataPhysics

• Camera con velocità di acquisizione fino a 50 fps
• Accuratezza 0.1° per le misure di angolo di contatto, 0.05 mN/m per le misure di tensione superficiale
• Dimensioni massime del campione 330 mm × ∞ × 60 mm