什么是接觸角

當水滴落在荷葉上形成滾圓的珠狀(接觸角>150°)，而滴在玻璃表面鋪展開來(接觸角≈30°)，這個神奇的角度差異就是接觸角。當一滴液體滴在固體表面時，在汽、液、固三相交點處，氣-液界面和固-液界面切線之間的夾角即為接觸角(如圖1所示)，用θ表示。它如同材料的"指紋"，能揭示表面能、潤濕性等關鍵特性。

圖1  接觸角示意圖

測試原理

接觸角測量儀的其主要原理是通過水平放置的光學鏡頭從側面拍攝液滴的圖像，通過「光學成像 + 數學建模」，將液滴邊緣的幾何形態(tài)轉化為量化角度數據，然后利用計算機進行圖像分析并擬合出液滴輪廓，進而求出接觸角。核心流程：‌液滴生成 → 光學捕捉 → 輪廓分析 → 角度計算。

接觸角測量儀應用

1.接觸角：是氣、液、固三相交界處的氣-液界面和固-液界面切線之間的夾角。有靜態(tài)接觸角(圖3a)、動態(tài)接觸角(圖3b和圖3c)之分。

圖3 靜態(tài)接觸角(a);動態(tài)接觸角(b，c)

2.靜態(tài)接觸角的變化：靜態(tài)接觸角會因長時間接觸空氣蒸發(fā)或固體表面孔隙吸收出現接觸角的變化(圖4 所示)。

圖4 靜態(tài)接觸角隨時間變化：(a) 0 min;(b) 5 min;(c) 10 min  (d) 20 min

3.滾動角：是測量材料表面潤濕性的方法(圖5 所示)

圖5 滾動角0°~90°

4. 表/界面張力：液體表面層由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力，阻止液滴分裂的能力。

 懸滴法-液體的表/界面張力                                                      捕泡液滴-兩種液體的界面張力

主要功能

1.靜態(tài)接觸角—座滴法

靜態(tài)接觸角是液滴處于靜止狀態(tài)時的接觸角，通常使用水作為測試液體。如果接觸角低于90度，表面為親水性;如果高于90度，則為疏水性。

2.表面和界面張力—懸滴法

懸滴法利用液滴在毛細管或支架上懸掛時，表面張力使液滴趨向最小表面積形態(tài)。根據楊-拉普拉斯方程，液滴的外形與表面張力、液滴體積和支架半徑有關。通過分析液滴的形狀和尺寸變化，可以計算出液體的表面張力。

3.動態(tài)接觸角(滾動角、后退角、前進角)—傾斜板法

傾斜板法是將一足夠大體積的液滴置于待測的樣品表面后，緩慢地傾斜樣品表面，同時跟蹤液滴形狀(包括接觸角值)和位置的變化。當表面傾斜到一定角度時，液滴(的一方或雙方)開始發(fā)生滑動。液滴下方發(fā)生滑動前夕對應的接觸角就是前進角，而液滴上方發(fā)生滑動前夕對應的接觸角就是后退角。當液滴整體剛剛開始發(fā)生滑動(或滾動)時的傾斜角α，稱為滑動(滾動)角。

4.表面自由能

接觸角測試儀測量表面自由能的方法主要包括‌Fowks法、OWRK法、ZismanPlot法和EOS法，這些方法都是基于測量液體在固體表面的接觸角來推導固體的表面自由能。通常情況下，表面自由能越高的固體，水滴在其表面的潤濕性越好，接觸角就越小;而表面自由能越低的固體，水滴在其表面的潤濕性越差，接觸角就越大‌。

5.可潤濕性分析—親水、超親水，疏水、超疏水

接觸角測量儀就是用來測量潤濕性的儀器，廣泛應用于：塑料、玻璃、陶瓷、織物等各種材料的潤濕性測試、表面處理效果評價、各種憎水性與親水性表征 、半導體等各種芯片的質量控制、表面潔凈度評價等等，下面就由上海艾飛思給大家簡要介紹。

接觸角測量儀的優(yōu)勢：

1. 三維連續(xù)可調樣品平臺，操作更方便；
2. 計算機多媒體技術結合光學系統(tǒng)和工業(yè)相機，使液滴圖像更清晰；
3. 特制微流進樣泵，進樣更準確方便，避免液滴過大和過小帶來的測量誤差；
4. 可調諧自動溫度遷移補償的LED平面光源，實時顯示光強；
5. 亞克力防塵遮光罩，避免環(huán)境光影響，維護更簡單；
6. 外觀設計更具科技感。

接觸角是指固體表面上的固－液－氣三相交界點處，其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時所成的角，它是固體與液體潤濕程度的量度，也是定性表征固體表面屬性的重要參量。接觸角與固體材料表面的清潔程度、幾何/微觀形貌、分子排列取向、對液體的吸濕性、滲透性等密切相關。

潤濕性問題對機械加工、真空鍍膜、生物醫(yī)藥、紡織印染、農藥加工、微電子工藝、油漆配方、洗滌等領域的科研和生產都有重要影響。

以上就是上海艾飛思關于接觸角測量儀的分享，希望能給大家提供到幫助，了解更多關于接觸角測量儀的問題歡迎了解，如您需要，竭誠為您服務。