达因笔测试原理

一．概论

达因笔的达因值范围为18mN/m-105mN/m（其中偶数视为标准，奇数视为非标），常用的达因值为30mN/m—58mN/m的偶数。

达因笔能较为准确地测试出薄膜、塑料、陶瓷、半导体、玻璃纤维等的表面自由能是否达到理想的达因值，也可以检验表面电晕处理的结果是否合格，能快速直观地检测材料是否达到适合于印刷、复合或真空镀铝等等的标准，从而有效地控制质量，减少因材质不合格所造成的损失。

二．原理

1．界面

界面是指物质相与相的分界面。在形式上，可将界面以物质的三态-固态、液态、气态划分，如下：

气-液   气-固   液-液   液-固   固-固

2．表面能

由于物体表面的粒子和内部粒子所处的环境不同，因而所具有的能量不同。例如，在液体内部，每个离子都均匀地被邻近粒子包围着，使来自不同方向的吸引力相互抵消，处于力平衡状态。处于液体表面的粒子却不同，液体的外部是气体，气体的密度小于液体，故表面离子受到来自气体分子的吸引力较小，而受到液体内部粒子吸引力较大，使它在向内向外两个方向受到的力不平衡。这样是表面分子受到一个指向液体内部的拉力，因此，液体表面有自动收缩到最小的趋势。

实践证明，不仅在液体和气体的表面上存在着表面能，而且在任何两相界面上均存在着界面能。在胶体分散体系中，分散质颗粒具有很大的总表面积，故相应地具有很大的表面能。

3．效果表现

有液体甲和固体乙两物质，将甲滴在乙的表面上，会发生两种情况：

（1）当液体甲的表面能大于固体乙时，则甲的液滴会成液珠形态或者收缩，收缩的程度取决于两物质表面能差值的绝对值大小。如图：

（2）当液体甲的表面能小于或等于固体乙时，则甲的液滴会铺展扩散，铺展扩散的程度取决于两物质表面能差值的绝对值大小。如图：

例如相关行业需要印刷、粘接、复合、电镀等要求，当主体物质的表面能达不到标准要求时，油墨、胶液则不能很好的覆盖和粘接。此时需要快速进行检测，那么最好最有效的方法就是使用达因笔来测试主体物质的表面达因值是否达标。

三.达因笔测试效果

1．达因值判定

（1）准备：

■ 被测薄膜达因值：40mN/m；

■ 界析科技灵巧100型达因笔：42mN/m；

■ 界析科技灵巧100型达因笔：38mN/m。

（2）测试结果要求：

准确锁定被测物体的达因值范围

（3）42mN/m达因值测试图：

上图可见，当笔的达因值（42mN/m）大于被测薄膜的达因值（40mN/m）时，所划的痕迹是液滴收缩。

（4）38mN/m达因值测试图：

上图可见，当笔的达因值（38mN/m）小于被测薄膜的达因值（40mN/m）时，所划的痕迹是液滴铺展成膜。

（5）结论

综上经过两支达因笔（达因值分别为38mN/m和42mN/m）的划痕对比实验，可得出薄膜的达因值介于38mN/m与42mN/m之间，如需确定详细的达因值，还需使用39mN/m、40mN/m、41mN/m达因值的达因笔再次测试，最终锁定准确结果。

2．检测电晕处理结果

（1）准备：

■ 被测薄膜达因值：32mN/m；

■ 手持式等离子笔：piezobrush PZ3；

■ 界析科技大容量型达因笔：58mN/m。

（2）测试结果要求

检测经电晕处理过后的薄膜达因值是否不低于要求值（此处暂设定要求值为56mN/m）

（3）测试效果图：

（4）结论：

上图所示，笔迹为一笔划出，检测用的达因笔为58mN/m，左半部分为未经等离子笔处理的薄膜，表面达因值为32mN/m，所以划痕收缩呈细小液滴状态；右半部分为经过等离子笔电晕处理过后的划痕，划痕为均匀铺展状态，说明此时经电晕处理过后的薄膜达因值不低于58mN/m。