接觸角測量儀測試材料的潤濕性

主要用于測量液體對固體的接觸角，即液體對固體的浸潤性，當(dāng)液滴自由地處于不受力場影響的空間時(shí)，由于界面張力的存在而呈圓球狀。但是，當(dāng)液滴與固體平面接觸時(shí)，其終形狀取決于液滴內(nèi)部的內(nèi)聚力和液滴與固體間的粘附力的相對大小。當(dāng)一液滴放置在固體平面上時(shí)，液滴能自動(dòng)地在固體表面鋪展開來，或以與固體表面成一定接觸角的液滴存在。

接觸角測量儀的測量原理其實(shí)有點(diǎn)類似于液滴高度/寬度法測量，運(yùn)用圓方程式來擬合液滴的輪廓形狀，從而計(jì)算出接觸角。由于此方法假定了液滴(截面)的形狀為圓的一部分，所以其適用范圍只限于球狀或接近球狀的液滴。由于重力的影響，嚴(yán)格地講，液滴的形狀都偏離球型：偏離的程度隨液滴的體積增大而增大;在同樣的體積下，液體的比重越大，表面張力越小，偏離的幅度也越大。

作為潤濕現(xiàn)象的一種研究方法，接觸角的研究長期以來一直停留在某個(gè)階段。以前，當(dāng)人們需要用到接觸角測量儀

現(xiàn)在，生物啟發(fā)特殊潤濕性能表面已經(jīng)吸引了科學(xué)關(guān)注，無論是在基本理論研究方面還是在實(shí)際應(yīng)用方面。它已經(jīng)成為一個(gè)持續(xù)增加的熱門研究課題，受動(dòng)植物表面疏水性的啟發(fā)，許多研究人員嘗試用各種方法模似了自然界中特殊潤濕性能表面，集中在荷葉效應(yīng)啟發(fā)的自清潔表面。

超疏水表面是指與水的接觸角大于150度的表面，隨著研究的不斷加深，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)影響接觸角穩(wěn)定的因素除平衡時(shí)間和溫度外，還有接觸角滯后和吸附作用，前進(jìn)接觸角，后退接觸角和接觸角滯后表征出水滴在固體表面的動(dòng)態(tài)行為，接觸角滯后與表面粘性緊密相關(guān)，接觸角滯后越小，液滴越易從表面滴落，反之亦然。

固體表面特殊的潤濕性對自清潔，防輻射，微液體等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值，液體在固體表面的潤濕性能一般采用切線法，寬高法，橢圓法，楊氏議程定義法來測量，接觸角可以定量描述表面的潤濕性能，其測量可通過接觸角測量儀直線測量。

超疏水表面的接觸角測量方法
測量超級疏水表面的方法，與常規(guī)的方法不一樣。我們將高于120度的接觸角定為超疏水接觸角。

切線法：常規(guī)方法，需手工切線，誤差較大。

圓法：也叫寬高法，θ/2法，利用三點(diǎn)擬合一個(gè)圓形(開放式存在，能更好的看清楚是否貼合在一起)，從而計(jì)算出接觸角度。適用于<20°角度的接觸角測量。

橢圓法：當(dāng)接觸角度超過20度時(shí)，此時(shí)已不是一個(gè)常規(guī)的圓形，而近似一個(gè)橢圓形，橢圓法用五點(diǎn)擬合橢圓形，從而計(jì)算出接觸角度。適用于>20°<120°角度測量。

適用于>120°超疏水角度的測量。但是法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在擬合時(shí)的圖象一定要非常清晰和完整，需自動(dòng)擬合，并且左右兩邊的角度要均勻。

微分圓法，微分橢圓法：適用于所有不同角度的測量。此方法含擴(kuò)(圓環(huán)法，橢圓法，Laplace-Young法)并能優(yōu)化Laplace-Young法的不足之處。這也是有超疏水角度測量需求的客戶的福音。

如何有效的通過接觸角測量儀進(jìn)行潤濕性測量?
接觸角和表面張力在潤濕和涂層的測量方式：
接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法；其二為稱重法。后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀。但目前應(yīng)用泛，測值直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法。

外形圖像分析法的原理為，將液滴滴于固體樣品表面，通過顯微鏡頭與相機(jī)獲得液滴的外形圖像，再運(yùn)用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計(jì)算出來。

計(jì)算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分，然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計(jì)算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來準(zhǔn)確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓，從而計(jì)算出其接觸角。

材料表面的性質(zhì)對于處理和使用與體積特性同等重要。在粘合，印刷或涂覆時(shí)，清潔度，表面自由能和粗糙度是決定性的因素。在污垢和水存在下的潤濕性和粘附性也與許多材料和應(yīng)用有關(guān)。借助于我們的測量儀器，通過表面化學(xué)方法可以表面準(zhǔn)備和增強(qiáng)的許多步驟。通過接觸角測量在線控制潤濕性：在移動(dòng)的表面上的綜合質(zhì)量檢測：接觸角測量已經(jīng)完成了從測試實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)車間的步驟，質(zhì)量保證表面的清潔和預(yù)處理。這一切都得益于這一發(fā)展。

快速和移動(dòng)測量技術(shù)。我們進(jìn)一步研究這個(gè)可行性研究，并展示潛力的一個(gè)途徑使用接觸角測量作為不間斷的在線過程控制的測試方法。非常快速的液體針技術(shù)，使接觸角移動(dòng)樣品的測量和軟件界面與全自動(dòng)的集成任何復(fù)雜的信息系統(tǒng)都可能進(jìn)行分析。

材料經(jīng)受許多表面處理生產(chǎn)過程，以便為這些準(zhǔn)備進(jìn)一步處理步驟。這里的典型例子包括粘結(jié)或等離子之前清潔表面聚合物處理，以激活它隨后的涂層，從而達(dá)到好的潤濕性和粘附性。由于潤濕直接反映出來通過接觸角測量接觸角是一個(gè)測試這種預(yù)處理效果的方法。