امکان اندازه گیری زاویه تماس قطره مایع با سطح فراهم شد، ایران چهارمین کشور صاحب دانش فنی - وبلاگ عینکی باهوش

به گزارش وبلاگ عینکی باهوش، پژوهشگران دانشگاه تهران با ارتقای فناوری مربوط به دستگاه اندازه گیری زاویه تماس و کشش سطح، امکان بررسی سطوح و زاویه تماس در حوزه نانو مهندسی سطح را در کشور فراهم کردند.

به گزارش خبرنگار وبلاگ عینکی باهوش، به زاویه تشکیل گردیده بین خط مماس رسم گردیده از نقطه تماس سه فازی و خط تماس مایع و سطح، زاویه تماس گفته می گردد. این زاویه معیاری از ترشوندگی سطح ارائه می دهد. به طور کلی دو نوع زاویه تماس استاتیک و دینامیک وجود دارد. زاویه تماس دینامیک خود شامل زوایای تماس پیشروی، پسروی، هیسترزیس و زاویه تماس غلتش می گردد. یک دستگاه اندازه گیری زاویه تماس شامل سیستم نورپردازی و تصویربرداری است تا تصویر پروفایل قطره روی سطح جامد را ذخیره کند.

در سیستم های قدیمی تر برای این کار به جای دوربین از میکروسکوپ استفاده می کردند و تصاویر توسط اپراتور تحلیل می شد. ولی در سیستم های جدید از دوربین سرعت بالا با رزولوشون مناسب و نرم افزار اتوماتیک تحلیل تصاویر استفاده می گردد. برای اندازه گیری زاویه تماس، روش های زیادی وجود دارد که از جمله آنها می توان به روش های قطره بی پایه استاتیک و دینامیک اشاره نمود.

با استفاده از دستگاه اندازه گیری زاویه تماس می توان ترشوندگی سطح را ارزیابی کرد و از کیفیت خواص سطح پوشش ها اطمینان حاصل کرد.

در این راستا محققان دانشگاه تهران به دانش فنی ساخت این دستگاه دست یافتند.

دکتر سید فرشید چینی، مجری طرح در گفت وگو با خبرنگار وبلاگ عینکی باهوش با بیان اینکه در مطالعات خود نسل سوم دستگاه اندازه گیری زاویه تماس و کشش سطحی را عرضه کردیم، گفت: این دستگاه برای اندازه گیری زاویه تماس قطره مایع بر روی سطح جامد (Contact Angel) مورد استفاده می گیرد.

وی با اشاره به اهمیت این دستگاه شرح داد: در صورتی که قطره آب روی سطحی قرار گیرد، بسته به زاویه ای که قطره مایع با سطح و فاز گازی (هوا) می سازد، سطوح به دو دسته تقسیم می شوند. در صورتی که زاویه تماس کوچکتر از 90 درجه باشد، سطح آبدوست و اگر زاویه تماس بیشتر از 90 درجه باشد، سطح آب گریز خواهد بود.

چینی با تاکید بر اینکه سطحی که زاویه تماس سطح آن بزرگتر و یا مساوی 150 درجه باشد، سطح فوق آب گریز نامیده می گردد، اضافه نمود: کاربرد این دستگاه برای اندازه گیری دقیق زوایای تماس استاتیکی، پیشروی، پسروی و هسیترزیس (پسماند) است.

مجری طرح با بیان اینکه این دستگاه قادر است قطره ای با اندازه دلخواه و به صورت اتوماتیک روی سطح نمونه را مورد مطالعه قرار دهد، اظهار داشت: از طریق عکس برداری با دوربین با دقت بالا و پردازش تصویر که به وسیله برنامه کامپیوتری انجام می گردد، زاویه تماس استاتیکی قطره اندازه گیری می گردد.

وی ادامه داد: همچنین با قرار دادن قطره روی یک سطح و بزرگ و کوچک کردن آن با نرخ های تعیین می توان زوایای تماس پیشروی و پسروی و در نتیجه زاویه تماس هیسترزیس (پسماند) را به دست آورد.

چینی، با بیان اینکه ویژگی های فنی و عملکردی نسل سوم این دستگاه با نسل های قبل از آن ارتقا یافته است، خاطر نشان کرد: این دستگاه در کشورهای آلمان، آمریکا و ژاپن فراوری می گردد و ما با مقایسه مدل بومی با نمونه های خارجی مشاهده کردیم که هیچ کدام از نمونه ها قابلیت دستگاه ما را ندارد.

این محقق با اشاره به توانمندی های این دستگاه، اظهار کرد: همه عوامل محیطی در اندازه گیری پارامترهای مختلف با استفاده از این دستگاه اثرگذار است. به عنوان نمونه این دستگاه دارای کمترین میزان ارتعاش بود که این امر می توانست نتایج تست ها را تغییر دهد؛ از این رو در مدت 6 تا 7 ماه تحقیق گسترده ای برای از بین بردن ارتعاشات دستگاه انجام دادیم.

وی ارتقای وسعت دید کانونی دوربین این دستگاه را از دیگر توانمندی های آن نام برد و گفت: برای اولین بار در این دستگاه از لنزی استفاده کردیم که به جای مشاهده یک نقطه کانونی، رنجی از فاصله کانونی در آن ایجاد شد.

این محقق ادامه داد: قطره ای که بر روی سطح ریخته می گردد، ابعاد آن تغییر می یابد و از بررسی تصاویر این قطره می توانیم بفهمیم سطوح دارای چه خواصی است.

مجری طرح اضافه نمود: قطره ای که بر روی سطح ریخته می گردد، به تدریج بزرگتر و از فاصله کانونی دوربین دستگاه خارج می گردد و ما با استفاده از این لنز بستری را فراهم آوردیم که قطره مایع مورد نظر همواره در فاصله کانونی دوربین نگه داشته گردد و امکان مشاهده و بررسی قطره با استفاده از دوربین دستگاه میسر باشد.

وی با بیان اینکه این ویژگی در نمونه های خارجی وجود ندارد، گفت: این دستگاه تنها در آزمایشگاه ها کاربرد ندارد، بلکه از آن می توان برای اندازه گیری زوایای تماس استاتیک و دینامیک در صنایع نفت، گاز، توربوماشین ها، نساجی، رنگ و رزین و پوشش های خود تامین شونده و همچنین صنایع داروسازی بهره برد.

به گفته این محقق، دسترسی سریع به داده هایی از جمله دما و رطوبت محیط از طریق ماژول اضافه شونده نمایشگر لمسی، سیستم تزریق اتوماتیک با قابلیت انتخاب سرعت، اندازه گیری کشش سطحی با روش قطره آویزان، اندازه گیری زاویه تماس به صورت زنده و بدون تاخیر از جمله مزایای دستگاه ساخته گردیده است.

چینی، به بیان اهمیت دستیابی به دانش فنی ساخت دستگاه اندازه گیری زاویه تماس و کشش سطحی پرداخت و اضافه نمود: در گزارشی که در سال 2016 از سوی بزرگترین شرکت مشاوره ای جهان منتشر شد، 12 فناوری نام برده شد که قادر هستند شکل صنعت را تغییر دهند و گلوگاه همه فناوری ها علم مهندسی سطح است و این دستگاه راه مطالعه این گلوگاه یعنی علم مهندسی است.

وی اضافه نمود: از این رو این دستگاه در جهان کاربردهای فراوانی یافته است و آینده بزرگی در بخش های صنعتی خواهد داشت.