Dissertação

{pt_PT=Desenvolvimento e validação de um método não intrusivo para caracterizar a molhabilidade de superfícies com estruturas complexas utilizando a técnica 3D de microscopia confocal de fluorescência de varrimento a laser} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação trata o desenvolvimento e validação de um método não intrusivo para caracterizar a molhabilidade de superfícies com estruturas complexas, utilizando a técnica 3D de microscopia confocal de fluorescência de varrimento a laser – 3D MCFVL. Nesta técnica, a reconstrução tridimensional de gotas é possível pela sobreposição de imagens de secções ópticas bidimensionais recolhidas a diferentes profundidades. Uma calibração aos parâmetros que influenciam a intensidade de fluorescência é efectuada, resultando em imagens com intensidade e contraste adequados. A técnica é primeiramente validada, comparando ângulos de contacto de equilíbrio obtidos por um tensiómetro óptico com aqueles obtidos através da técnica 3D MCFVL, para gotas sésseis milimétricas depositadas em superfícies de vidro lisas. Os resultados obtidos mostram que as diferenças encontradas não são significativas, apesar da diferente resolução entre técnicas. Porém a técnica MCFVL permite uma caracterização detalhada da linha de contacto, apresentando medidas mais precisas e com elevada resolução espacial, em superfícies micro-estruturadas. Nestas superfícies, a linha de contacto é distorcida pela presença das micro-estruturas, levando a diferenças em termos de diâmetro e ângulo de contacto em diferentes regiões da gota. Verificou-se ainda uma dependência entre o ângulo de contacto de equilíbrio e diâmetro da área de contacto, para gotas nas quais os efeitos de capilaridade dominam sobre os gravitacionais. Realizou-se ainda um estudo aos mecanismos de evaporação de gota por difusão de massa, conduzindo a uma taxa de variação do ângulo de contacto de equilíbrio que se revela significativa nas condições de ensaio habitualmente usadas na caracterização da molhabilidade. , en=This work addresses the development and validation of a non-intrusive method to characterize the wettability of complex surfaces using 3D laser scanning confocal fluorescence microscopy - 3D LSCFM. The three-dimensional reconstruction of droplets is possible by stacking two-dimensional optical sections of images collected at different depths. A calibration to the parameters affecting the fluorescence intensity is performed, resulting in images with adequate intensity and contrast. The image post-processing method is firstly validated by comparing the equilibrium contact angles measured with an optical tensiometer with those obtained by the 3D LSCFM technique, for millimetric sessile droplets deposited on smooth glass surfaces. The results show that the differences found are not significant, despite the different spatial resolution obtained for both techniques. However, the 3D LSCFM technique allows a detailed characterization of the contact line and its higher resolution allows measuring the contact angles with high spatial accuracy, particularly in complex micro-structured surfaces. The results show that the contact line is distorted on theses surfaces, by the presence of the micro-structures, leading to differences in terms of diameter and contact angle in different regions of the droplet. Furthermore, there is a clear dependence between the equilibrium contact angle and contact area diameter, for droplets in which capillary effects dominate over gravitational ones. A study was also performed to infer on the mechanisms of evaporation of droplets by mass diffusion, leading to a significant rate of change of the equilibrium contact angle in experimental conditions typically used to characterize the wettability. }
{pt=molhabilidade, ângulos de contacto, superfícies complexas, imagiologia de fluorescência, microscopia confocal de fluorescência, evaporação., en=wettability, contact angles, complex surfaces, fluorescence imaging, confocal fluorescence microscopy, evaporation.}

Junho 23, 2017, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

António Luís Nobre Moreira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ana Sofia Oliveira Henriques Moita

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Especialista