Desarrollo y fabricación de un goniómetro óptico para la medida del ángulo de contacto y de la energía superficial de sustratos

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un equipo para la determinación de la energía superficial en solidos. El equipo es un goniómetro óptico que permite determinar el ángulo de contacto entre un líquido y un sólido. El equipo consta de una estructura de aluminio donde se sustentan los distintos elementos de iluminación y medida, como son el sistema de adquisición de imágenes mediante una cámara digital dotada de un microscopio con zoom, un sistema de iluminación para iluminar la zona de la muestra y un soporte para la jeringuilla que depositará el líquido de medida sobre el sustrato cuya energía superficial se va a determinar. Una vez capturada la imagen se lleva al programa ImageJ para la determinación del ángulo de contacto a partir de la imagen de la gota conseguida, para luego con estos datos y un programa realizado en Matlab, mediante el método de Owens, Wendt, Rabel and Kaelble se calculará la energía superficial del sólido. La última parte del proyecto consiste en ensayar varios líquidos con un mismo sustrato, obteniendo también los datos del ángulo de contacto que cada líquido ha formado con el sólido, determinando la energía de este para validar el equipo.

The present project it has as objective the design and construction of an equipment for the determination of the surface energy in solids. The equipment is an optical goniometer that allows determining the contact angle between a liquid and a solid. The equipment consists of an aluminum structure where the different lighting and measurement elements are supported, such as the image acquisition system using a digital camera equipped with a zoom microscope, a lighting system to illuminate the sample area and a support for the syringe that will deposit the measurement liquid on the substrate whose surface energy is to be determined. Once the image is captured, it is taken to the ImageJ program for the termination of the contact angle from the image of the drop obtained, and then with these data and a program made in Matlab, using the Owens, Wendt, Rabel and Kaelble method. The surface energy of the solid will be calculated. The last part of the project consists of testing several liquids with the same substrate, also obtaining the contact angle data that each liquid has formed with the solid, determining its energy to validate the equipment.