Si estas fuerzas son fuertes, su tracción en la gota de agua hará que la gota se «humedezca» o se extienda más sobre la superficie. Si las fuerzas no son más fuertes que las fuerzas atractivas que la gota tiene para sí misma, entonces la gota se contraerá en una forma lo más cercana posible a una esfera. Estas dos fuerzas están trabajando en tándem en la caída creando un ángulo que se puede medir. Esta medición nos permite comprender la relación entre la gota de líquido y la superficie.
La ecuación de Young expresa matemáticamente la relación entre la energía superficial de la superficie sólida( ϒS), la tensión superficial (que es un término para la energía superficial de sustancias en fase líquida) del líquido (ϒL) y la energía superficial de la interfaz (ϒSl).
Ecuación de Young: ϒS =slSl + cosL cosθ
Ángulo de contacto y Energía Superficial
Las fuerzas que actúan sobre la gota de agua de la superficie se conocen como la energía superficial del material. Si las fuerzas son fuertes, la superficie tiene una alta energía superficial o se puede decir que la superficie es muy energética. Esta alta energía tira con fuerza del agua, haciendo que se humedezca. Este fenómeno de humectación simula cómo actúa un adhesivo, pintura, tinta o revestimiento cuando se coloca sobre una superficie de alta energía.
Ángulo de contacto como control de calidad
La determinación del ángulo de contacto le permitirá conocer la calidad de una superficie de material antes de un proceso de adhesión, como revestimiento, sellado, soldadura, unión adhesiva, impresión o pintura. El ángulo de contacto también se puede utilizar como control de calidad de la superficie después de los procesos de limpieza, como la limpieza con solventes, el lavado de piezas, la limpieza ultrasónica y más. Este ángulo proporciona datos cuantitativos sobre la limpieza de una superficie a nivel molecular.
La contaminación que puede crear una superficie de baja energía son aceites, siliconas, grasa, residuos o cualquier cosa que pueda estar en un entorno de fabricación que potencialmente pueda encontrar su camino en una superficie de material. Estos contaminantes son perjudiciales para los procesos de adhesión. La gota de agua es muy sensible a las diferencias moleculares en la energía de la superficie y, por lo tanto, al medir el ángulo de contacto, puede predecir con precisión si se producirá adhesión entre un revestimiento, tinta, pintura, pegamento, imprimación o sellador y la superficie del material.
Ángulo de contacto y Propiedades humectantes
En muchos procesos de fabricación y montaje, un líquido o un material fundido deben extenderse adecuadamente sobre una superficie. En soldadura fuerte y soldadura, un metal fundido necesita extenderse sobre una superficie de otro metal; en el diagnóstico médico, sustancias como la sangre deben fluir en una tira de prueba; en la fabricación de productos electrónicos, un revestimiento debe fluir en pequeñas grietas y cubrir completamente la superficie de las placas de circuitos.
La humectabilidad es la cantidad a la que un líquido puede extenderse sobre una superficie determinada por las fuerzas intermoleculares entre la superficie y el líquido. El control de estas fuerzas permite a los fabricantes controlar los procesos que dependen de las fuerzas intermoleculares.
Técnicas de Ángulo de contacto de fluido único vs Fluido múltiple
Un ángulo de contacto es un ángulo de contacto sin importar cómo lo corte, ¿verdad? Bueno, sí y no. Algunos enfoques exigen el uso de múltiples fluidos, mientras que otros utilizan solo uno.
Para obtener más información sobre la mejor manera de medir la calidad de la superficie en la fabricación, lea este documento técnico: Por qué Todo lo que Necesita para Controlar Su Proceso es Un Fluido de Ángulo de Contacto
Cómo utilizar el ángulo de contacto en la fabricación
La tecnología Surface Analyst utiliza un enfoque innovador para depositar la gota de agua y medir el ángulo de contacto que supera la variabilidad que se encuentra a menudo en los entornos de fabricación.
Los productos Surface Analyst utilizan la tecnología patentada Ballistic Deposition™ para depositar una gota de agua en una superficie. Después de depositar la gota, este innovador método utiliza una vista de arriba hacia abajo para tomar una imagen precisa de la gota y medir el ángulo de contacto.
Al construir una gota de agua altamente purificada de esta manera única y medir la gota de arriba hacia abajo, el Analista de superficies puede tomar mediciones en una variedad de ángulos de superficie: verticales, horizontales, convexos y cóncavos, así como diferentes acabados de superficie, lisos, texturizados y rugosos.