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“水滴角测量仪”5000元一台?!你没有看错。他们还在用这样的显微镜冒充“水滴角测量仪”

在淘宝中输入“水滴角测量仪”测量仪,很容易找到价格非常便宜的各个国产的“水滴角测量仪”。水滴角测量仪的价格从18000-26000元,着实让人觉得心动。而进口的水滴角测量仪或国产专业的水滴角测量仪动不动5万以上,甚至20-50万元,难道这些水滴角测量仪就不用卖了。这么低价的水滴角测量仪完全可以测到数据,我们不就想测到一个水滴在固体表面的角度,这么贵的仪器,肯定不会买了!

再看看这个,在淘宝中输入”卧式显微镜”,有没有觉得里面的机器与如上提及的“水滴角测量仪”在配件方面除了要另加一个进液装置(800元左右)和背景灯(300元左右),其他的好像都一样!

水滴角测量仪

 

配上如上硬件,再从小木虫网站下载一个德国的分析软件或号称上海某公司的“水滴角测量仪”厂家的网站上下载一个量角法和量高法、自动影像分析法的软件(当然需要购买国产大恒的相机)。这样,水滴角测量仪18000元都觉得上大当了,亏大了!所以,5000元的水滴角测量仪,甚至比国内专业的水滴角测量仪更好用,这根本不是梦想。完全可以很现实的实现。

但是,水滴角测量仪难道就真的这么通过5000元的“水滴角测量仪”就测到数据了?测值数据真的可靠和可信?

回答这个问题,需要回到水滴角测量仪原理的本身。

在常规理解上,水滴角测量仪是指通过相机拍照将水滴侧面轮廓捕捉下来后,再通过圆拟合、椭圆拟合等算法,量测出来相应的角度值就可以了。从这层意义上来讲,5000元确实可以完成一台“水滴角测量仪”的组装。而如果购买人员基于这样的理念,还不如直接用手机将水滴拍下来,然后再用photoshop数一个像素,就可以测得相应的角度值了(采用宽高法或量高法),连5000元都可以省了。

专业的水滴角测量仪远没有简单的拍照、圆或椭圆量角这么简单。

德国、美国等专业的水滴角测量仪厂家的仪器之所以能够被专业人士和研究人员所接受,其关键的核心在于其算法以及基于相应算法而专门设计的机械结构,而其中最为关键的点在于算法本身。可以看出来,德国、美国的水滴角测量仪自1996年以后,迅速的在本行业形成技术壁垒,采用了Young--Laplace方程拟合算法,用于分析水滴或其他探针液体在固体表面的液滴形状并用于评估固体的物理化学性质。

而水滴角测量仪正是利用了水滴的表面张力稳定性以及水滴易受油污污染的高灵敏度,用于评估固体表面的性质在全世界能够形成统一标准。因而,水滴角测量仪:

第一、是界面化学分析技术,而不是简单的量角度,更不是平整度分析仪或卧式显微镜。这几者之间有是本质的区别的。水滴角测量仪是一种高精密的专业的分析仪器,有灵敏度要求;在专业研究与工厂的品质控制,产品设计中,专业研究人员正是利用了高灵敏特征来进行品质控制的;也正利用了界面化学的性质,实现了材料的改性,在纳米材料领域和仿生材料领域取得了突出发展。

第二、需要专门的硬件设计,而不能用这么简单的通用配件来完成设计。

但是,近几年固体材料的界面化学分析技术又取得了重大发展,美国科诺团队发现,事实上,Young-Laplace方程拟合算法虽然修正了重力影响,实现了不同体积液滴在固体表面上形成的水接触角值不再因液的液滴大小而改变,但是,由于固体表面固有的性质:

(1)化学多样性;

(2)异构性;

(3)表面粗糙度

(4)被测试样品的上表面的水平度

等等,造成水滴在固体表面很难形成一个侧视时在左、右、前、后各个位置均匀分布的角度值。同时,如果样品的上表面水平度保持不好时,由于重力影响,也很难形成左、右一致的角度值。因而,Young-Laplace方程拟合算法虽然形成了与量角器(圆、椭圆、切线法等)的区分,但是,也难以满足用户,特别是中国用户更为专业的技术要求。

 

水滴角测量仪

从如上顶视条件下一个膜的表面液滴形状可以看出,液滴轮廓出现了不规则的变化。而此时如果用一个左、右角度对称的方法或仅仅通过一个侧视视角来评估该样品,是否可以?

因而,结论很简单,5000元“水滴角测量仪”无法满足专业研究需要,这只是一种卧式显微镜或量角器,无法应用于非常复杂的固体材料的物理化学性质的测量。

综合而言,通过如上分析,对于水滴角测量仪,我们很有必要进行专业性的观念的重新认识,不能再一次因为贪小便宜而因小失大。我们的初心是研究新材料、进行品质控制,却因为价格的不同认识,导致最终的数据误导科研或品质控制,那可能是一个正合适的决策。我们认为,水滴角测量仪应该从如下几个方面入手考虑:

1、当前研究是否有必要将水滴角测试作为研究的关键突破点?还是仅仅想简单的知道一个值?如果是后者,那就用淘宝一个卧式显微镜,再买个背光,用德国的DSA软件(毕竟他的算法是Young-Laplace方程拟合)就可以了。

2、如果您对水滴角测量是认真的,那么需要考虑:

(1)我们所讲的固体表面水滴角很难左、右对称是否是科学的?是在忽悠您吗?

(2)如何有效的利用左、右不对称性以及左、右对称性?

第一、如何实现如水稻叶一个,形成各向异性,单一个方面实现水滴的易滚动?

第二、材料在实现左、右对称,或角度小于1度时,正说明材料的品质好或清洁度高。注意,如果仪器本身就无法满足判断左、右角度的目的的就免谈了!

(3)所采用的算法是什么?不要再接受椭圆和切线法了。这是量角器而不是界面化学分析。椭圆是不修正重力的,只是能够与曲线重合。如果体积变化了,曲线有变化,其角度也会变化。所以,椭圆法等量角法所测角度值的根本就没有意义。比如,研究的本身就是高精度控制样品表面性质,但是,测值结果出现变化而采用的椭圆法,此时你能说是因算法不好出现变化还是材料本身就发生了变化?再如,品质控制时,晶圆或液晶等产半导体行业,污染本身就很小,此时采用椭圆法测得的角度值出现的变化,你能说是污染了还是什么?

(4)样品台和镜头是否能够实现微米级高精度水平调整?

这才是考虑水滴角测量仪或接触角测量仪的入手资料,供参考。

   
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