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為什麼要重視表面測量?
- 誰需要做接觸角&表面張力研究？
表面性質測量包羅萬象，幾乎涉及到我們生活的各種面向。其中接觸角被視為衡量液體對材料表面潤濕性能的重要依據，至今被廣泛運用在抗汙材料開發、石油工業、半導體芯片生產、油墨、農藥等等產業；表面張力則通常用於了解液體分子間的作用力，與潤濕性、泡沫穩定性、乳化效果等密切相關，應用於評估表面活性劑、藥物分散劑、懸浮液穩定性以及液體附著力等等地方。
- 表面特性如何影響濕潤性、附著性、清潔度？
液體在表面上呈現的行為，受到物品表面的粗糙度、化學成分和表面張力等特性的影響，進而影響濕潤性、附著性與清潔度的結果。通常表面能高的樣品，容易被液體潤濕，進而有助於附著與清潔；相反，表面能越低潤濕與附著則越困難，利用表面特性調整製程中的參數，有助於提升產品表現。在清潔度上，親水的表面較為容易被清潔劑潤濕，進而除去汙染物，而表面能越低的材質，例如塑膠，則越難被清潔乾淨。
基礎概念Q&A
為什麼要測量接觸角？它能代表什麼？
在材料開發上，我們需要技術去鑑定樣品的親疏水性或是對特定溶劑的浸潤性，接觸角測量是最直觀簡單的測量數據，一般來說，滴定液體與材料的接觸角越大，則代表材料對該液體的親和力較低
接觸角測出來的數值不穩定，是樣品問題還是操作問題？
測量出的數據不穩定有許多可能性。以樣品來說，可能是因為其表面不平整或是均質性較差；另一方面，也可能是操作時使用的滴定液體不純淨或是滴定系統不夠精確導致滴定的液滴體積不固定
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特殊樣品（例如粉末、高溫條件）也可以測量嗎？
可以! 針對粉體樣品如果想研究其與特定液體的相互關係，可以使用秤重法，利用特殊樣品載具填充粉末，將其浸潤至目標溶液一段時間後拉起，便可透過重量變化回推兩者間的親和力大小，甚至可用計算的方式算出兩者的接觸角。對於在高溫條件的測量，例如要研究熔融態金屬對材料的接觸角，我們則能提供溫控箱進行實驗
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表面張力跟接觸角是一樣的東西嗎？
根據楊氏定理，當液體滴落在固體表面，會因為液體的表面張力、固體的表面能與兩者的介面張力，使液體以特定角度貼附在固體表面上，因此液體的表面張力確實會影響接觸角的結果，但兩者並非相等的關係
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泡沫穩定性與表面張力的關係是什麼?
泡沫的穩定性或是起泡的能力都跟液體的表面張力有很直接的關係，一般而言，液體的表面張力越低越容易形成泡沫，泡沫越穩定越不容易崩塌
設備可測強酸鹼液體嗎?
靜態接觸角設備的Pt板能耐酸鹼樣品嗎?
dataphysics DCAT 表面張力儀搭配白金版可以量測pH 0 到 14的樣品表面張力，但若是樣品為揮發性較強的強酸則需在抽風櫃下進行實驗
白金板或白金環的固定方式，是否有機會更換其他基材做測試？
可以。只要搭配不同的夾具，dataphysics DCAT 表面張力儀可以量測各類型態的樣品接觸角 e.g, 板材、薄膜、粉體、纖維等
毛細管是耗材嗎?
多久換一次?如何判斷?
是的，毛細管為耗材，但在正常清潔的情況下不需要時常更換。可以藉由定期量測水的表面張力(已知值)來判斷毛細管的狀態
- 毛細現象會影響動態表面張力的檢測嗎？
有可能會有影響。若液體因為毛細現象爬升到毛細管內部確實有可能造成額外的內壓影響到儀器的判讀。在這樣的情況下，會建議使用內部有疏水塗層的玻璃毛細管仔減少毛細現象
- 什麼樣的情況下容易產生出新的界面？ 如果將樣品倒出來、從小縫擠出來等等會破壞原本的平衡嗎?
動態表面張力一般應用在會快速形成新的介面/表面的應用，所以我們需要評估介面活性分子擴散到新的表面的速度，常見的應用有噴塗、噴霧、起泡、乳化等。若只是倒出那並不算是真正產生新的介面，但若是從狹縫中擠出且是快速擠出而且當中又伴隨高流速、高壓、攪動等等，皆會破壞原先的平衡，會需要評估動態表面張力
表面測量設備推薦
德國 dataphysics 作為頂尖品牌，致力於為全球實驗室提供表面測量解決方案，產品覆蓋多個國家，擁有高水平的獨立研發團隊。其產品範圍包括光學接觸角測量和輪廓分析系統、動態接觸角測量設備和表面張力儀，以及用於液體分散體的旋滴張力計和分析系統，根據不同應用能配置不同的配件達到測量目的、輕鬆找到量身定制的測量設備和配成組合，以應對您實驗室中對於表面和界面測量挑戰。
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OCA
接觸角分析儀
適合於固體表面與液體的接觸角測量，可計算表面自由能，適合材料表面特性研究
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DCAT
表面張力儀
專注於液體的表面張力測量，適用於黏度高及較容易揮發的液體樣品測量
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MBP
氣泡壓力張力儀
適用於各種液體的動態表面張力分析，具高靈敏壓力感測、可調氣體流量與溫度控制
延伸資源：表面測量技術 原理解析
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[影片資源] DKSH 趨勢講座
如何精準測量與分析表面性質？
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[影片資源] DKSH 趨勢講座
靜態與動態表面張力如何判斷？
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