Dynamischer Kontaktwinkel

Der dynamische Kontaktwinkel ist der im Zuge der Benetzung (Fortschreitwinkel) oder Entnetzung (Rückzugswinkel) eines Festkörpers auftretende Kontaktwinkel.

Hintergrund

Insbesondere der Fortschreitwinkel wird zur Untersuchung fester Oberflächen herangezogen, weil der Kontaktwinkel dabei an einer immer frisch benetzten Fläche und außerdem an vielen, dicht beieinander liegenden Positionen gemessen wird. Auf diese Weise werden Zeiteffekte wie z.B. Verdunstung minimiert und lokale Inhomogenitäten herausgemittelt.

Der bei der Entnetzung auftretende Rückzugswinkel ist in der Regel kleiner als der Fortschreitwinkel. Diese als Hysterese bezeichnete Differenz dient als Maß für die Rauigkeit des Festkörpers.

Ein Kriterium für die Entscheidung zwischen dynamischem und statischem Kontaktwinkel ist der betrachtete technische Benetzungsvorgang. Dynamische Vorgänge wie Beschichten werden durch dynamische Messungen besser modelliert. Für die Beurteilung von quasi-statischen Prozessen, z.B. Bonden in der Halbleitertechnologie, sind statische Kontaktwinkel häufig aussagekräftiger.
Die Geschwindigkeit darf bei dynamischen Messungen nicht zu groß gewählt werden, damit der Messwert nicht durch den Eintrag mechanischer Energie verfälscht wird. Sie darf aber auch nicht zu klein gewählt werden, um den beschriebenen Ausschluss von Zeiteffekten zu gewährleisten.

Methoden

  • Vergrößerung und Verkleinerung des Volumens eines liegenden Tropfens bei der Tropfenkonturanalyse
  • Messung des Wilhelmy-Kontaktwinkels durch Kraftmessung an einer senkrecht eingetauchten Platte
  • Konturanalyse eines Tropfens, der sich über die geneigte Festkörperoberfläche bewegt