光学视频接触角分析仪

一接触角定仪：
接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，接触角测量是现今表面性能检测的主要方法。
整体倾斜型接触角测量仪是采用光学成像的原理，通过图像轮廓分析方式测量样品表面接触角、润湿性能、表界面张力、表面能、滚动（滑落角）、前进后退角及滞后性等性能，设备采用全自动进液装置及自动整体倾斜装置，功能全面、性价比高、可满足各种常规测量需求，目前已经使用在众多高校院所及企业。

二、应用
接触角测量仪应用于各个行业领域，在手机制造、玻璃制造、表面处理、材料研究、化学化工、半导体制造、涂料油墨、电子电路、纺织纤维、生物等领域，接触角测量已经成为了一项评估表面性能的仪器。
（部分测试功能需要选购附件完成）
1. 液体在固体表面的铺展、渗透、吸收等润湿行为，座滴法测量静态接触角；
2. 材料在固体表面的前进角、后退角、接触角滞后、滚动角、动态接触角测量；
3. 吸收材料的连续实时研究及过程记录，接触角随时间变化曲线分析；
4. 各种材料的接触角测量，如粉末、弯曲曲面、超疏水/超亲水样品；
5. 附着滴法测试材料浸没在液体中的接触角测试；
6. 悬滴法测量各种液体表界面张力及其极性、色散分量；
7. 计算固体表面自由能，及其极性色散分量分析；
8. 分析液体在固体表面的粘附功，评估固体表面均匀性、清洁度等。

三、仪器原理：
接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、采集系统、分析软件五大部分组成，设备采用光学成像的原理。
光源采用密集LED冷光设计，发光均匀，图像清洗，寿命长；
注射单元采用高精度注射泵进液，由软件定量定速控制，滴液稳定，精度高达0.01微升；
样品台采用三维手动精调平台，操作灵活，定位准确，样品台可根据实际样品尺寸定制；
采集系统采用黑白CCD相机，拍摄稳定，图像清晰，真实可靠，镜头采用工业级配置，0.7-4.5倍放大可调，成像无畸形失真；
分析软件功能强大，具备一键式全自动拟合能力，满足各种液滴形态的精确拟合;

四?符合相关标准
1.GB/T 24368-2009(玻璃表面疏水污染物检测)；
2.SY/T5153-2007（油藏岩石润湿性测定方法）；
3.ASTM D 724-99（2003）（纸的表面可湿性的试验方法）；
4.ASTM D5946-2004（塑料薄膜与水接触角度的测量）；
5.ISO15989（塑料薄膜和薄板电晕处理薄膜的水接触角度的测量）；
产品介绍

光学视频接触角分析仪主要用于测量液体对固体的浸润性,通过测量液体对固体的接触角、计算、测定液体的自由能即液体对固体的附着力，张力等指标，可广泛应用石油、化工、医药、造纸、尽料等领域，作科学研究及教学。

产品特点

1、结构紧凑，体积小，一键式操作

2、视频采集试样图象信息，可生成WORD及EXCEL报告。

3、高寿命冷光背景源，软件及开放式调节亮度值。

4、标准不锈钢液滴毛细管（特制）

5、根据标准通用方法，如20°以下采用宽高法；20°-120°用椭圆法。避免因为方法用错导致测试结构偏差太大。

6、具备测试曲面角测试，凹凸角测试，前进角后退角测试，避免后续因客户产品更新而导致仪器无法测试。如：目前触摸屏已出现曲面形。可根据客户要求时间实现动态图片多张采集，并能一键全图测试，或高速摄影视频动态图导出测试。

7、软件图片可缩放，可直接图片上保存测试结果。

8、强大的软件测试功能，可以进行悬滴法液体表、界面张力测定，圆环拟合法、椭圆拟合法、曲面拟合法、滚动角测试、基线圆、斜面拟合测试等。

9、多种表面能测试方法，运用范围更广。（Fowks法，OWRK法，Zisman法，EOS法）

符合相关标准

gb/t24368-2009(玻璃表面疏水污染物检测)

sy/t5153-2007(油藏岩石润湿性测定方法)

astmd724-99(2003)(纸的表面可湿性的试验方法)

astmd5946-2004(塑料薄膜与水接触角度的测量)

iso15989(塑料薄膜和薄板电晕处理薄膜的水接触角度的测量)

本公司产品应用于胶体与界面化学、粉体材料、高分子材料、包装材料及各种新材料的性能检测与科学研究。本公司仪器可进行表、界面张力测定，动态表面张力测定，超低界面张力测定。板材接触角测定，纸张木材接触角测定，薄膜接触角测定，单纤维接触角测定，粉体接触角测定，碳素接触角测定，滚动接触角测定，动态接触角测定等等。表面张力测定方法齐全已形成吊环法、吊片法、悬滴法、坐滴法、泡压法、滴体积法。接触角测定方法有坐滴法、掳泡法、插入法、膨胀收缩法、转落法等

液体在固体材料表面上的接触角, 是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。接触角测量技术不仅可用于常见的表征材料的表面性能, 而且接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂、喷涂、污水处等领域有着重要的应用。

若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ>90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。至于是否液体能进入毛细管，这个还与具体液体有关，并非所有液体在较大夹角下完全不进入毛细管。[1]

润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式（Young Equation）:

γSV= γSL+ γLV×cosθe

由它可以预测如下几种润湿情况：

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。

毛细现象中液体上升、下降高度h。h的正负表示上升或下降。

浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。

上升高度h=2*表面张力系数/（液体密度*重力加速度g*液面半径R）。

上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/（液体密度*重力加速度g*毛细管半径r）。

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。

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.但目前应用最广泛,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。

光学视频接触角分析仪接触角测量方法可以按不同的标准进行分类。按照直接测量物理量的不同,可分为量角法、测力法、长度法和透过法。按照测量时三相接触线的移动速率,可分为静态接触角、动态接触角(又分前进接触角和后退接触角)和低速动态接触角。按照测试原理又可分为静止或固定液滴法 、Wilhemly板法 、捕获气泡法、毛细管上升法和斜板法。
另外机械上常指轴承接触角：

在球轴承中，球与内外圈沟道的接触，一般各为一点。接触点连线沿沟道法线并且通过球中心。外部负荷则沿着该直线，由一个套圈传递至另一个套圈，因此，人们称之为轴承压力线，并将压力线与径向平面之间的二面角称为压力角。

在滑动轴承中，是指轴颈与滑动轴承的接触面所对的圆心角。接触角不可太大也不可太小。接触角太小会使滑动轴承压强增加，严重时会使滑动轴承产生较大的变形，加速磨损，缩短使用寿命；接触角太大，会影响油膜的形成，得不到良好的液体润滑。试验研究表明，滑动轴承接触角的极限是120°。当滑动轴承磨损到这一接触角时，液体润滑就要破坏。因此在不影响滑动轴承受压条件的前提下，接触角愈小愈好。从摩擦力矩的理论分析，当接触角为60°时，摩擦力矩最小，因此建议，对转速高于500r/min的滑动轴承，接触角采用60°，转速低于500r/min的滑动轴承，接触角可以采用90°，也可以采用60°。

由于其摩擦力矩小所以在工程建设中运用于防水分项工程，在防水分项工程底基层施工时，地面与墙面的接触角通常做成R角形状以达到防水的作用。
任何两相物体相接处时，接触面的表面张力就表现为界面张力。用表示。

当气体在水中固体表面附着并达到平衡时，任意两相之间的界张力

可以看出，当3个力达到平衡时，有如下的平衡方程式，即：

固气= 固液+ 液气

式中，固气、液气和固液分别为固-气、和固-液界面的表面张力（或表面自由能）；为接触角。这一平衡状态方程式杨氏在1805年确定的，称为杨氏方程。

上式表明，接触角式三个相界面自由能的函数，它既与矿物表明性质有关，也与液相、气相的界面性质有关。凡是恩能够因其任何三相界面自由能改变的因素，都额可以影响矿物表面的润湿性。

接触角度量与矿物可浮性的关系。根据杨氏方程，由θ的大小，可以度量不同矿物润湿程度的高低。 当θ<90°，固气>液气，液滴被拉开，沿矿物表面展开，矿物表面被润湿，表现为亲水。

当θ>90°，固气< 液气，液滴收缩，沿矿物表面聚集成珠状，矿物表面不易被润湿，表现为疏水。

θ=90°，cosθ=0，规定为疏水表面与亲水表面的分界线。当θ=0，cosθ=1，固体被液体完全润湿。

当θ=180°，cosθ=-1，液滴对固体完全不润湿。

即接触角愈大，cosθ愈小，其可浮性愈好。并且cosθ值介于-1~1之间，于是对矿物的润湿性与可浮性的度量定义为

润湿性=cosθ

可浮性=1-cosθ

接触角与矿物可浮性之间的关系式：接触角愈大，cosθ值就愈小，其润湿性愈弱，则可浮性愈好；反之，接触角愈小，cosθ值就愈大，其润湿性愈强，则可浮性愈差。

矿物接触角可以测得，下表列出了部分矿物的接触角测定值，依据接触角可大致判断各种矿物的天然可浮性。[2]

部分矿物接触角测定值