Equipment

Name:	MAC - Strumento per la misura dell’angolo di contatto - (MAC Angolo di contatto)
Category:	Morphological, compositional and structural characterization

General description	Contact angle measurement (CA) is a simple-to-adopt method for surface analysis related to surface energy and tension; Contact ancgle describes the shape of a liquid droplet resting on a solid surface. When drawing a tangent line from the droplet to the touch of the solid surface, the contact angle is the angle between the tangent line and the solid surface. If a liquid with well-known properties is used, the resulting interfacial tension can be used to identify the nature of the solid. This technique is extremely surface sensitive, with the ability to detect properties on monolayers. Traditionally, CA utilizes a sample stage to hold the substrate, a syringe to apply a droplet of liquid, a light source to illuminate the droplet, and a set of optics for magnifying the image for observation. (An instrument such as a goniometer typically is used.) After placing a droplet of liquid (1-25 µL) onto the surface, the outline of the droplet is studied through the magnifier. The operator positions the tangent line from the droplet to the touch of the surface. A protractor within the optics then provides a reading of the contact angle. Unfortunately, operator subjectivity often interferes with the accuracy of the technique. Modern contact angle systems, however, adopt precision optics and charge-couple device (CCD) cameras with image processing hardware and software to enhance the performance of contact angle analysis, making it easier, quicker, and more precise. A droplet of liquid is dispensed onto the substrate surface (manually or automatically), and a CCD camera reveals the profile of the droplet on the computer screen. Software calculates the tangent to the droplet shape and the contact angle. Data and the image are collected, analyzed, and saved on computer. Surface preparation has become very important in a variety of industries. In many cases, surface cleanliness is a vital concern prior to finishing or processing. Modern contact angle instruments with computerized video processing offer a reliable, accurate, and repeatable method to quantify cleanliness levels of surfaces. CA helps chemists determine the properties of detergents, surfactants, coatings, adhesives, etc. The semiconductor industry uses this technique to qualify wafer cleanliness, hexamethyldisiloxane (HMDS) process control, photoresist/developer studies, chemical mechanical planarization (CMP) process development, surface modification process development, and quality control.
A cosa serve:	Attraverso la modalità sessile drop, una serie di gocce di liquidi differenti sia polari che non polari (acqua, formammide, diiodomentano, ecc...)vengono applicate sulla superficie del materiale da investigare. L'acquisizione delle immagini delle gocce viste lateralmente consente di determinare i valori dell'angolo di contatto tra goccia e superficie. Utilizzando opportuni modelli matematici è possibile ricavare, tramite i valori sperimentali degli angoli dei vari liquidi, l'energia superficiale e la bagnabilità del materiale analizzato. Attraverso la modalità pendant drop è possibile invece determinare la tensione superficiale di sostanze liquide tramite la forma di una goccia di volume noto che viene fatta pendere da un ago.
Come funziona:	L' angolo di contatto è una grandezza termodinamica descritta dall'angolo formato tra l'interfaccia liquido-vapore e solido-liquido. È determinato dal bilanciamento delle forze di adesione e coesione. La forma delal goccia all'equilibrio, in condizioni di temperatura e pressione costante, avviene quando l'energia libera di Gibbs dell'itero sistema è minima.
Per cosa si usa:	Questo strumento viene impiegato per valutare lo stato chimico della superficie di qualsiasi tipo di materiale (polimerico, metallico, ceramico, ecc...). Viene molto spesso impiegato per i materiali polimerici soggetti a trattamenti di attivazione superficiale (flame, ozono, UV, plasma, ecc...) per valutare l'effetto dovuto all'attivazione superficiale a seguito dell'innesto di gruppi funzionali contenti ossigeno sulla superficie . E' possibile inoltre determinare proprietà idrofiliche o idrofobiche di qualsiasi tipologia di superficie rivestita e non rivestita. Infine lo strumento permette di determinare la tensione superficiale di resine, colle, vernici oltre che qualsiasi tipologia di liquido.