表面接触角检测仪

界面接触角检测仪

1)当θ=0，完全润湿；
2)当θ﹤90°，部分润湿或润湿；
3)当θ=90°，是润湿与否的分界线；
4)当θ﹥90°，不润湿；
5)当θ=180°，完全不润湿。
润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。

1.什么是接触角

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。若θ<90°，则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好；若θ>90°，则固体是憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，不能进入毛细孔。
2.测试方法:

接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法;其二为称重法.后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪.但目前应用泛,测值最直接与准确的还是外形图像分析方法.外形图像分析法的原理为,将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来.计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分,然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。

    3. 通俗概括

接触角并不复杂，就是液滴在固体表面自然形成的半圆形态相对于固体平面的外切线。接触角的应用非常广泛，甚至可以说涉及到身边的每个细节，比如我们希望汽车玻璃上不沾雨水、但反之我们希望汽车钢板上的油漆脱落。其他比如农药和蔬菜叶面、涂料和内外墙面、绝缘油和绝缘材料、纳米材料表面改性等等，从教学科研、工农业生产到日常生活，举不胜举。

4. 运用领域

广泛运用 教育科研  化妆品、选矿、造纸、医疗卫生、建筑材料、环境保护、海洋、化工、石油、喷涂、油漆油墨、印染、纺织、光学、液晶显示器 生物制药 医疗器材 太阳能等行业
1.   接触角测量范围：0～180°

2.   滚动角测量范围：0～360°(选配，如需要可以选择SCI3000F型)

3.   接触角分辨率：0.01°

4.   接触角测值精度：±0.1°(θ/2 法)

5.   表面张力测试方法：悬滴法

6.   表面张力测试范围：0～1000mN/m

7.   表面张力测试分辨率：0.01mN/m

8.   仪器尺寸及重量：245Wx530Dx450H  mm  12 kg

9.   电源：AC220—240V  50HZ

（一） 样品台及其控制：
1、样品台移动：三维控制，XY行程：手动±50mm 精度：0.1mm  Z行程：手动 25mm 精度：0.01mm

2、样品台大小：70*100mm

3、样品台旋转：360°滚动角测试平台 (选配)

4、仪器水平控制：样品台水平控制、镜头水平控制和整机四脚水平

（二） 进液系统及其控制：
1、进液系统：手控制注射泵系统

2、进液器： 50ul、100ul及鲁尔式高精度微量进样器一套

3、针头： 0.7mm 标准针头、0.14mm超细针头及疏水针头一套

4、进样器控制：XY 行程：手动 12.5mm*12.5mm  0.01mm精度

               Z行程：手动25mm 0.01mm精度 实现移液及焦距对焦功能

5、进样模式：程序设置进样区域，多点自动按序拍摄，统一分析计算，自动得到数据，一键出结果。

（三） 成像系统及其控制：
1、镜头控制：一维俯仰控制

2、镜头：高性能工业连续放大镜头，0.7-5X光学放大，有效像素55 -320 pixel/mm

3、相机系统：工业级超低照度CCD系统（专业），放大倍数可达 60 倍

4、水平解析度：750线，0.0005Lux照度

5、相机通讯：进口芯片系列CCD，25帧/秒（60帧/秒）的速度，或更高帧率

6、分辨率（低）：1280*1024

7、背景光：连续可调亮度LED冷光源 ，50个左右高亮度LED灯，进口亚克力遮光片技术，发光均匀。

8、七维调整平台                

四、软件指标：
1、接触角分析方法:

6种： 量高法、五点拟合法、量角法、插板计算法、悬滴拟合法、自动影像分析法等

2、可测静态接触角、动态接触角（滚动角）、前进接触角、后退接触角、液滴表面张力、表面自由能和数据统计分析

3、接触角数据取得方式：全自动测值和人工修整相结合。按测试，软件自动拍照-查找敏感点-计算接触角值-显示计算结果，整个过程无须人工干预，以降低人为因素影响

4、接触角量测技术：数学模型拟合与真实液滴外廓实际量测相结合，解决非对称图像测值问题

5、测试液滴状态，共4种：悬滴法(Pendant Drop/测表面张力)、停滴法(Sessile Drop)（2/3态）、气泡虏获法、插板法等

6、曲面修正：上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正

7、动/静态接触角测试，可测试前进和后退角，倾斜角和滚动角值（需要加配旋转平台）

8、拍摄图像方法：单张或60帧/秒连续拍摄

9、左右接触角值分别计算与比较功能，软件自动求取平均接触角

10、强大的数据库管理功能：备份、压缩、导出EXCEL表格，测值以及曲线拟合结果均可保存到导出的图片上，直观明了。

11、视频录相功能：录制AVI格式影视图像，可用于PPT文件制作

12、多种表面自由能估算模型，至少有9种表面自由能估算模型，不但能分析低能固体表面，也能分析高能固体表面

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在涂料工业，制造具有粗糙形貌表面的一典型技术是运用无光泽涂料（matte paint）。在简单的情况下，可通过在涂料中添加一些固体的、特殊的消光剂（matting agent），这些消光剂在经过涂料干燥工序后会作为细微的疙瘩露出在涂料表面（见图3），因为在干燥过程中由于溶剂挥发和胶合剂的硬化萎缩会引起涂料的体积收缩。消光剂颗粒的大小决定了表面形貌的尺寸。

通过选择合适的消光剂颗粒，涂料基体和色素体积浓度就可以控制涂层表面的粗糙度，从而控制水滴在得到的表面上的接触角大小。采用这种方法可以获得水接触角在140度以上的（超）疏水表面。

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