ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Gdański,

prof. dr hab. Stanisław Pogorzelski - kierownik zespołu
mgr Maciej Grzegorczyk

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Prezentowane urządzenie do pomiaru kąta kontaktu ciało stałe ciecz metodą osadzonego pęcherzyka jako jedyne umożliwia dokonanie pomiaru swobodnej energii powierzchniowej SFE całkowicie uwodnionego, zanurzonego ciała stałego w fazie ciekłej (nie tylko wodnej) w stanie zastanym bez jakiejkolwiek procedury ingerencji w badaną próbkę (przenoszenie, wyjmowanie, osuszanie). Pomiary energetyki zwilżania pozwala określać zdolności adhezyjne różnych materiałów, niezbędne do projektowania powierzchni odpornych na porastanie (biofilm bakteryjny protez dentystycznych, powierzchnie konstrukcji hydrotechnicznych, stan i jakość warstw antykorozyjnych, powłok malarskich, nanotechnologie powierzchni). W odróżnieniu od metod klasycznych, opartych na geometrii leżącej kropli (sessile drop z ang.), powierzchnia badanego ciała stałego pozostaje zanurzona w badanym ośrodku i nie wymaga stosowania dodatkowych płynów testowych. Możliwe jest określanie czasowych zmian parametrów zwilżalności i ciągłe monitorowanie postępującej erozji powierzchni czy formowania biowarstwy mikroorganizmów.

ISTOTA WYNALAZKU

Podstawy teoretyczne określania energetyki powlekania ciała stałego przez ciecz sprowadzają się do pomiaru kąta kontaktu ciało stałe/ciecz i dalej określenia swobodnej energii powierzchniowej SFE i innych parametrów charakteryzujących własności adhezyjne badanej powierzchni. Prezentowane urządzenie pozwala na pomiar dynamicznych kątów kontaktu (wstępującego i zstępującego) w odróżnieniu od powszechnie mierzonego statycznego kąta Younga. Określenie SFE i innych parametrów zwilżania odbywa się jedynie na podstawie 2-ch dynamicznych kątów oraz napięcia powierzchniowego cieczy, co zapewnia formalizm oparty na histerezie kąta kontaktu (CAH to różnica= kąt wstępujący- kąt zstępujący) wprowadzony przez Chibowskiego (2003). Pomiaru dynamicznych kątów kontaktu na całkowicie zanurzonej próbce ciała stałego w środowisku wodnym dokonuje się doprowadzając do kontaktu pęcherzyka powietrza o średnicy kilku milimetrów utworzonego w cieczy na końcu pipety; układ mechaniczny jest komputerowo sterowany z użyciem silników krokowych. Rejestrując kształt pęcherzyka deformowanego w trybie dociskania i odciągania od powierzchni, program komputerowy oblicza oba kąty i dalej SFE oraz dostarcza dodatkowych parametrów zwilżalności takich jak prace adhezji, kohezji i powlekania a histereza CAH (miara sił adhezji warstw pokryciowych do podłoża stałego, zależna od wielkość stopnia nierówności i niejednorodności przestrzennej powierzchni) czy ciśnienie filmu powlekającego Π (~ wielkość zdeponowanego materiału powierzchniowego) dostarczają dodatkowych informacji ważnych w inżynierii materiałowej powierzchni o strukturze badanej powierzchni, niejednorodności czy architekturze przestrzennej. W odróżnieniu od metod tradycyjnych możliwy jest pomiar całkowicie uwodnionych powierzchni bez ingerencji fizyko-chemicznej w ich strukturę w sposób ciągły i długotrwały.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Bezinwazyjny i ciągły pomiar dynamicznych kątów kontaktu ciał stałych pozostających permanentnie w zanurzeniu w środowisku zastanym dostarcza charakterystyk powierzchniowych (SFE, siła adhezji, niejednorodność przestrzenna, ewolucja czasowa- erozja powierzchni) ważnych w optymalizacji procesów istotnych w technologiach warstw pokryciowych, rozwoju biowarstw w środowisku naturalnym i materiałach medycznych, ciągłego monitoringu stanu powierzchni w procesach technologicznych, powłok malarskich itp. Automatyczny układ stanowi optymalne kosztowo i czułe narzędzie do badania zmian powierzchniowych o szerokim zakresie stosowalności.