Diseño, construcción y calibración de un goniómetro para medir ángulos de contacto y calcular la energía libre superficial en sólidos

JONATHAN M. SCHUSTER; MARIO R. ROSENBERGER; CARLOS E. SCHVEZOV

Posadas

Jornada; Jornadas Científicas Tecnológicas - 45 Aniversario de la Universidad Nacional de Misiones; 2018

Universidad Nacional de Misiones

Eneste trabajo se presenta el proceso de construcción y calibración de ungoniómetro de bajo costo para medir ángulos de contacto (AC) mediante el métodode la gota sésil utilizando tres procedimientos de medida diferentes (I, II yIII) para obtener el AC a partir de la imagen de la gota sésil sobre lasuperficie. Además, se propone un método fácil y rápido para calcular la incertezaen la determinación de energía libre superficial (ELS) y sus componentes (polary dispersiva) mediante el modelo de Owens-Wendt utilizando los valores deángulo de contacto de dos líquidos de prueba diferentes. Parael proceso de calibración se utilizaron cuatro modelos de gotas sésiles patrón deacero inoxidable con ángulos de contacto de: 37,19±0,06; 55,96±0,06; 86,87±0,06y 119,86±0,06 grados, diseñados al efecto. Para demostrar el desempeño delgoniómetro y el método de cálculo de incertezas en la ELS, se mide el AC deagua desionizada y diyodometano (gotas de 2 µL) en probetas de politetrafluoroetileno(PTFE) y polioximetileno (POM) mediante los procedimientos I, II y III, apartir de estos valores se calcula la ELS y sus componentes con los respectivoserrores. Seobtuvo un goniómetro fácil de operar con una buena exactitud (errorrelativo<1%) y una alta precisión (desvío estándar<1,5°) en los 4 puntosde calibración para los tres procedimientos de medida de AC. Los valoreshallados para la ELS del PTFE se encuentran entre 17,57 y 17,91 mJ/m2con un error relativo siempre menor a 5,5% y para el POM los valores seencuentran entre 42.80 y 43,23 mJ/m2 con un error relativo siempremenor a 4,3%. Estos valores y estos errores son compatibles con los reportadosen la literatura. A través del análisis de la propagación de la incerteza en ladeterminación de ELS se concluye que para minimizar la misma es necesario quelos líquidos de prueba sean agua y un líquido apolar.