水滴角

水滴角测量仪的工作原理
所谓接触角是指在一固体水平平面上滴一液滴，固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所成的角。

水滴角测量仪，主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，该仪器能测量各种液体对各种材料的接触角。该仪器对石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产有非常重要的作用。用接触角测量仪本身附带的注射器针头将一滴待测液体滴在基质上。液滴会贴附在基质表面上并投射出一个阴影。投影屏幕千分计会使用光学放大作用将影像投射到屏幕上以进行测量。这个投影屏幕千分计带有一个可调式标本夹，能够在垂直方向或轴向上对准图像；通过滑动屏幕可在水平方向上调整图像。锁定旋钮可将投影液滴固定在位。若要读取液滴角度，您需要找准从图像拐角接触点到图像点之间的切线；请用校准的分度器标尺测量角度。

水滴角测量仪原理是固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲。否则，液面将出现弯曲现象。因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角。其实有点类似于液滴高度/宽度法测量，运用圆方程式来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。由于此方法假定了液滴(截面)的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大；在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。

水滴角常用的测定方法
测定接触角的方法有多种，但可分为二类。一类是直接法、即直接测量接触角的大小；另一类是间接法、即通过其它物理量的测定以及该物理量与接触角之间的定量关系来计算出接触角的大小。常用测定物理量是长度及质量。第—类方法精度由测角器所决定；第二类则不但由测定长度或质量的仪器精度，而且还由它们间的定量关系式的准确度所决定。

1、长度测量法
直接法测口往往要先确定切线的位置，要做到准确就比较因难。采用长度测量法便能避免之。例如将液滴滴在固体表面上并拍下照片，只要测定液摘与平面接触面的半径和其高度。

2、直接测量法
这是广泛使用的方法，它是将掖滴直接滴在固体表面上或者在固--液界面上吹入一小气泡，直接或先拍下照片后再用量角器定接触角。如果固体是板条则可用斜板法测定：将试样板浸入液体中，侵慢使板倾斜至板面一边的液体呈水平，插入液体部分的板面与液面所成的角即为接触角。用测角器读取口的方法可得到精度为土1度。

3、重量测量法
它是利用测定表面张力的平板法来测定。上述都是测量固体平面值的方法，对于固体粉末，先将固体粉末压制成一多孔塞，测定将液体圧入(不润湿固体粉末)或者压出(润湿固体粉末)所需的压力，就可计算出来。

水滴角测量仪的技术指标
1、测试分辨率：0.01°

2、测试精度：0.1°

3、光学系统：

(1)成像：标准CCD摄像机和连续变倍显微镜镜头；

(2)光源：可调亮度单色冷光LED背光光源，图像中液滴边缘分辨更清晰；

(3)指标：快拍摄25帧/秒，显微镜放大率0.7-10倍连续变倍，成像分辨率55piexl/mm~315piexl/mm，水平分辨率750线。

4、测试方式：悬滴法、座滴法(静滴法)、转落法、插入法。

5、接触角分析方法：θ/2法、自动分析法。

6、拍摄图像方法：单张拍摄、连续间隔拍摄(慢存)、连续拍摄(快存)。

7、接触角测试范围：0<θ<180°图象分辨率高：768×576×24位。

水滴角的应用：

接触角测量仪可在一小块平面、曲面或圆柱面上测量液滴的接触角，以测量表面吸湿度。适合应用于需要评定表面处理等级、需要测试表面活性剂和油墨附着力、需要在粘合或涂层前检查材料特性的应用领域。

接触角就是液滴在固体外表天然构成的半圆形态相关于固体平面的外切线。接触角的运用十分广泛，乃至能够说涉及到身边的每个细节，比方咱们希望轿车玻璃上不沾雨水、但反之咱们希望轿车钢板上的油漆永不掉落。其他比方农药和蔬菜叶面、涂料和表里墙面、绝缘油和绝缘资料、纳米资料外表改性等等，从教育科研、工农业出产到平常日子，不胜枚举。

水滴角测量仪具体是如何应用的呢，给大家举个例子：

不同的液体接触固体后会产生不同角度，行业内会用角度的大小判断材料的亲水性和疏水性，从而用作不同的应用。

例1：隐形眼镜，是亲水性较好还是疏水性较好?

答：角度越小，亲水性越强越好。因为眼睛内部本身较湿润，隐形眼镜戴上后用于防止眼睛干涩，用眼疲劳。所以隐形眼镜在生产时需要用到接触角测量仪做这方面的测量，从而更好的服务隐形眼镜的消费者。

例2：玻璃表面是亲水性好还是疏水性好?

答：角度越大，疏水性越强越好。特别是浴室的镜子，因为浴室的水气会使镜子表面粘上水珠，雾蒙蒙的照不到身影。如果镜面做了疏水性处理，水珠沾上去之后马上掉下来，就可避免这类问题。在同等种类的浴室镜子，疏水镜较好的镜面具备很强的竞争力。

一、水滴角测量仪应用范围:
接触角测量仪主要应用于石油、化工、造纸、涂料、农药、材料粘结剂、陶瓷、洗涤剂、高分子颜料、电线电缆、纺织、染料、建筑材料防水、浮法选矿、焊接、医疗卫生等众多领域。

二、水滴角测量仪的应用领域
2.1.在润滑油的特性标定中，检验各中重油、润滑油的黏附及润湿关系。

2.2.在印刷行业中，检验印刷油墨、金属、纸张之间的付着、黏结润湿关系。

2.3.在建筑防水工作中，检验经硅酸树脂处理的纺织物的防水性能。

2.4.在浮选工作中，检验用沸腾法选择矿物微粒在油水混合物中沾化吸附能力。

2.5.在搪瓷工业中，检验溶化的硅化物对金属表面的粘化附着力。

2.6.在活性试剂表面特性测定中，检查液体试剂的渗透、生锈特性。

2.7.检验金属表面的脱脂，清洁，老化，亲水等情况及薄膜表面上的吸附特性。

2.8.在军事科学研究中，检验发射出的弹皮与空气中雨雾的附着、润湿特性。

三、水滴角测量仪的特性与应用
金属材料应用：很多场合金属材料需要疏水效果，金属本身是亲水的，对金属进行改性后的效果，需要用到接触角测量仪进行评估。而一些水下作用用的金属材料，为了防锈，耐用，进行表面改性后接触角高达158度，通过接触角的测试，完美的阐述疏水材料的实际应用过程。

仿生材料，纤维纺织应用：荷叶的疏水效果非常好，业界都在模仿荷叶的表面结构制造各种疏水材料，象冲锋衣，潜水服，泳衣这些纤维纺织品都在进行表面改性，从而达到人们所需要的目的。

透明性的超疏水表面由于在眼镜，汽车玻璃，窗户等涂层上的重要应用而引起了人们的广泛关注。当考虑到粗糙度的因素时，疏水性和透明性是两个互为竞争的性质，因为表面粗糙度的增加可以增强表面的疏水性，但由于光散射损失而降低其透明性，一般来说，透明性薄膜的表面粗糙度较小，而表面的疏水性会随着表面粗糙度的减小而下降，因此，为了得到即透明又疏水的薄膜，就要对表面的粗糙度进行有效的控制。

构建合适的粗糙表面是满足这两种性能的重要在因素。如前所述，利用等离子体处理，升华，相分离，化学气相沉积等方法构建粗糙表面。通过调整表面粗糙度及表面化学修饰，都可以得到透明的超疏水表面。

减反射性是另一个非常重要光学性能，在眼镜以及覆盖太阳能电池的玻璃等表面具有重要的作用。尽管减反射薄膜已经被广泛地开发出来，但是具有超疏水性的减反射膜却很少有人关注。

超疏水性表面有着广泛的用途，如将其涂覆于微流体管道的内壁可以降低微量液体通过时的阴力并减少损失，将超疏水表面涂层用于卫星接收的天线上，可以避免因天线上的积雪而造成通讯质量变差或中断。用于水中运输工具或水下核潜艇上。可以减少水的阴力，提高行驶速度。

用于微量注射器针尖上，可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染。总之，超疏水性表面因其广泛的应用前景而备受关注。近年来已经成为界面材料研究中的一大热点，并已逐渐发展了多种有效的制备方法。但是在超疏水表面的研究领域还存在着一些技术难题，如超疏水表面的经济实用性，耐摩擦性，牢固性，随着科研人员的共同努力，加上与接触角测量仪的配套使用，相信能够开发出更多性能优异的超疏水表面。

主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，可以测量各种液体对各种材料的接触角。广泛应用于玻璃、液晶屏、触控屏、晶圆、PCB板，以及涂层、镀膜类材料等。

水滴角测量仪是通常是指采用探针液体(已知表面张力值或表面张力值分量)测试该液滴在固体表面形成的液滴轮廓，并通过界面化学的分析算法Young-Laplace方程及其分量值进行分析，测试分析得到相应的该液体在固体材料的表面的接触角值。而水滴角测量仪采用的探针液体通常为蒸馏水，利用蒸馏水的表面张力灵敏度高的特性以及高稳定性，评估固体材料的性质，测试用分析算法同样是以界面化学的分析算法Young-Laplace方程拟合算法为主。

接触角测量仪，根据产品大小，测试平台也需大小来配置。因为平台增大，对摄像头要求较高，所以成本上也会增加。加液方式有自动加液和手动加液，一般会选用手动加液，自动加液需要配置两个马达，程序上可以设定加液量。所以自动加液的加液量是比较稳定，测试出来的结果肯定信赖度较高。

水滴角测量仪的操作与注意事项

接触角测量仪工具按钮各项功能：
激活：活动图像：激活视频显示区；

冻结：冻结图像：冻结视频显示区图像，冻结图像并同时保存“jpg”图象，图象名称为“yymmnn-hhnn.jpg”(如：2003年9月16日9时22分保存的图象名称为“030916-0922.jpg”)。冻结后可以直接进行接触角的测量与计算；打印：打印试验报告；保存：保存图象，图像格式“dmp”，默认的图象名称为“yymmnn-hhnn”(如：2014年4月10日9时22分保存的图象名称为“030916-0922”)。可以更改默认的图象名称；打开：可调用历史图象，默认调用冻结的“jpg”图像，可通过点击文件类型选择“bmp”，从而调用“bmp”图像；快照：连续快照：连续拍摄，并自动保存图片。默认为(一张图片/秒)，可选择连续快照的时间间隔(有1秒，0.5秒，0.1秒三种)。再点“停止”结束连续拍摄；浏览：图像浏览：以缩略图的方式，浏览连续快照图像，用以选择图片并双击打开，从而进行测算；重置：使数据和测量尺恢复到初始状态；左移：测量尺向左移动；右移：测量尺向右移动；上移：测量尺向上移动；下移：测量尺向下移动；右旋：测量尺顺时针转动；左旋：测量尺逆时针转动；标距/微距：调节测量尺步距，有标距和微距两种方式；计算：计算接触角结果。分析方法须在试验前点取单选按钮进行选取，默认的是“手动”。如在测量时改变分析方法，请在点选后，再点“重置”按钮进行初始化，方可进行分析。

水滴角测量仪操作步骤
液滴法操作步骤：
调整水平，再把试样置于工作台上，用弹簧片压紧，利用微量进样器调整液滴的量，使在针头形成液滴，转动旋钮使工作台上移，让试样表面与液滴接触，再下移工作台，试样上即可留下液滴。点击后，即可按下述方法进行接触角的测量。测量的方法有三点法测量，只需要点三点就可以测量出角度，非常快捷。

静滴法操作步骤：
点击“视频设置与分析”菜单，勾选“手动”项。首先调整水平(水准泡居中)，上移工作台以工作台的上边缘线为基准，旋转摄像系统，使摄像窗口的上或下边与之平行。再把试样置于工作台上放平压紧，利用微量进样器调整液滴的量，使在针头形成液滴，转动旋钮使工作台上移，让试样表面与液滴接触，再下移工作台，试样上即可留下液滴。通过工作台和摄像系统的调节，使液滴显示清晰后，点击“冻结”按钮，(上述下划线部分，也可使用“快照”和“浏览”选取图片，双击后用以测量)即可按下述方法进行接触角的测量。

水滴角测量仪操作注意事项：
1.液滴尽量靠近试样的前端边缘，(可使液滴的下边缘清晰)；

2.液滴尽可能位于视窗的中心；

3.液滴边缘要清晰、规则；

4.将窗口界面按顺序调整好(即通过调整前后焦距和放大焦圈将窗口上端的黑圈尽量消除掉)；

5.液滴形态，液滴的上边缘如出现很宽的亮白边，这说明试样平台前后端倾斜不水平。

接触角测量仪实施时应注意以下两个问题：平衡时间和体系温度的恒定，当体系未达平衡时，接触角会变化，这时的接触角称为动态接触角，动态接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义(因粘度大，平衡时间长)。同时，对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接触角也会变化。

因此，若一已基平达平衡的体系，接触角的变化，可能与温度变化有关，简单判断影响因素的方法是，平衡时间的影响一般是单方向的，而温度的波动可能造成γ的升高或降低。除平衡时间和温度外，影响接触角稳定的因素还有接触角滞后和吸附作用。

接触角测量仪使用注意细节
1.接触角测量仪开箱后，将所配的计算机与主机连接，主机调整好水平，既水准泡的气泡处于中心位置；

2.接通电源，调整好光源亮度，开始试验；

3.屏幕矩形区域为图像显示区，显示区显示当前摄像机摄入的图像内容；

4.采样之前，要进行摄像系统水平调整：上下移动“升降平台”，使试样台的上边缘显示在视窗的底部。与试样台边缘线进行比对，如不在同一水平线可轻微转动“摄像系统”进行调整，使二者平行；

5.水平调整完毕后进入试验阶段。

在试验过程中，参照“主机结构图”：转动“摄像调节”可以调节镜头的放大倍率和视场的大小。通过摄像系统的前后移动，试样平台的上下、左右移动。可以使液滴处于嘴角好的显示状态；

6.此时可以进入测量阶段，有两种方式可选：

一是直接冻结图像，进入测量界面。

二是点击按钮，与此同时通过旋钮进一步调节液滴状态，调整结束再点击按钮结束连续快照。然后通过点击按钮，浏览以缩略图方式显示的连续快照图像，从中选择图片并双击打开，然后进行测算。

接触角测量仪在试验机这一行业是属于比较精密的实验设备，机械结构复杂、软件操作复杂、成本较高，当然价格也比较昂贵。所以对于用户来说相当的珍惜和宝贵。所以对于接触角测量仪的日常维护和保养是相当重要的，正确的方法可以延长设备的使用寿命。

如何选购接触角测量仪

结合我们的行业经验，我们认为接触角测量仪的选购通常概括而言可以从如下几个方面总体入手。您想完成什么测试目的？您的样品尺寸及形状是怎样的？您了解的接触角测试技术有哪些？这些技术您可能通过如下陈述基本有所掌握。

一、接触角测量仪整体分类：
现有的接触角测量仪主要分为如下3类：

1、量角仪：
本类仪器以的镜头十字形量角为基础。具体到接触角分析方法上，他们均会写明是量角仪。(具体请注意英文名称的差别)。

2、标准接触角测量仪：
本类仪器通常选用CCD+软件系统。从分析方法上，他们已经不再停留在量高量角这样的简单的接触角分析阶段，而采用简单的曲线分析的基础上。这类仪器现在国外采用得非常普遍。但是，会受到界面化学理论假设的影响。

3、高级接触角测量仪：
本类仪器有光学系统中力图取得高清的影像，避免受到背景噪度的影响。

二、光学成像系统与接触角测量仪选购
光学成像系统的好坏会直接影响到接触角软件分析。毕竟，计算机系统再先进，他与无法与人一样可以直接识别图像。因而，光学系统设计的先进性是所有的关键。

通常，我们采用放大一定倍率的镜头和CCD组成。而具体成像的效果只有看实际图片方可以清晰的了解到。但好的成像效果的标准可以为，图像背景清晰，不影响整体观察。前景有很好的成像，具体到实感，我们认为具有金属感时是。

三、接触角主机与接触角测量仪选购
接触角测量仪的主机主要体现在整体稳定性与操作简便性。这些会涉及到调焦的准确性，整体的稳定性，主机设计与软件设计的符合性等等。

但更为关键的是，主机的设计中还有一个更重要的因素，即可测试品的外形以及可测样品的体积(长、宽、高)。我们建议选购时一定要考虑到这个因素，否则有可以测试发现无法完成。

如何选购接触角测量仪.

四、水滴角测量仪选购注意事项
接触角测量仪的选购关键是看客户的应用。具体选购时我们建议客户考虑如下几个方面：

1、接触角测量仪选购概括
结合我们的行业经验，我们认为接触角测量仪的选购通常概括而言可以从如下几个方面总体入手。

一，您想完成什么测试目的?您的样品尺寸及形状是怎样的?

二，您了解的接触角测试技术有哪些?这些技术您可能通过如下陈述基本有所掌握。

三，您对供应商是否了解?

2、水滴角测量仪使用需求和精度要求
接触角测量仪的精度不能一概机而论，采用不同方法的接触角仪有不同的精度。正像前面描述的一样，不同方法的接触角测量仪均有其用途和精度，关键是视客户的具体应用需求而定。但总体而言，接触角测量仪的精度主要体现在有效像素数，接触角测量仪光学系统的设计合理性等各个方面。具体建议客户可以试测部分样品后再决定采购何种接触角测量仪。

同时，由于接触角测量仪的主机设计并非对所有样品都适合，所以，你一定要考虑到您的样品的本身。如：

(1)您的样品的尺寸大小，有时，大样品对于接触角测量仪的标准配备是不适合的。您一定要记得与您的供应商谈一下您的样品尺寸，包括大小，厚度等。如石油系统测试岩心的接触角值，您一定要与供应商沟通。通常的接触角测量仪的样品台是无法支持的。

(2)您的样品的外形。接触角测值通常受您的样品的外形有一定的影响。如您的样品是曲面是，通常需要校正曲面，如您的样品是一个杯形的内孔，那么您只能选购北京品智创思提供的专业技术。这个技术全世界没有一家公司掌握。同时结合曲线水平线技术，可以解决很多问题的。

3、从接触角测量仪组成开始谈接触角测量仪选购
首先，我们有必要描述一下影像分析法接触角测量仪的系统构成：

①、光学系统：标准选构件为CCD相机、显微镜头部分、视频捕捉卡。

(1)基于是否需要测试随时间变化而变化的接触角值，您考虑一下是否需要高速相机？通常，接触角测量仪的标准配备为25帧/秒的测试速度。根据是否动态接触角的应用要求，可以提高每秒捕获图片的数量，如100帧/秒。现在进口仪器中，有的厂家提出了50帧/秒，实际上这是硬件双缓存技术，从技术实际意义来看，与连续拍摄我们认为是不同的概念，如要选购高速的相机，我们认为还是真实的速度为准比较好。

通常而言，接触角测值的时间我们认为是滴出液滴后20秒，基本而言，此时接触角基本趋向稳定(接触角滞后原因或吸水原因)。但如果您的样品是吸水性很强的(如纸尿布)，那么我们强烈建议您采购高速相机。通常这些需要您与供应商一起讨论的。他们会因您的不同需求而为您推荐一款适合您的相机的。

(2)镜头：镜头部分通常均会符合要求的。但是，也不排除国内一些仪器厂商不了解光学而随意写出放大率，这是相当不负责的。您可以要求供应商提供每像素代表多少mm的放大倍率。这对于专业厂商而言，是很容易给出的。

(3)光源：这个非常关键。事实上，光源对于成像效果是非常有讲究的。

(4)视频捕捉设备：现在的接触角测量仪通常的配备均为视频捕捉卡，这个对电脑系统提出了一个相当高的要求。明显，必须插到电脑里才行的，所以，要求使用者会安装硬件。而我们认为，是采用USB或1394口的视频设备，毕竟，仅仅是增加成本的事情哦，但对于用户而言，岂止是方便所能概括的。

②、进样器系统：

现有三种标准微量进样器、蠕动泵、注射泵。注射泵相当于一个自动微量推进系统加上微量进样器构成。

现在的进样技术通常均是符合要求的。但如果您有精度高的要求，您可能选购一台软件控制的进样系统，会方便很多且进样精度控制较好。

③、主机机架设计：

本来，这个事情是不用说的，但是，我们惊奇的发现。国内与国外的仪器厂商在这方便居然也会有区别。所以，我们必须指出，主机机架的设计会影响到您操作的方便性以及测试的二次污染问题等。

主要考虑因素有：需要有哪些功能，需要的精度有哪些。您完全可以与供应商一起讨论。

④、软件系统：这是接触角测量仪的关键。主要分为视频捕捉、图像捕获、图像分析、接触角数据应用。

这里就会涉及到接触角计算技术以及表面自由能分析技术等。我们认为，好的软件通常是升级性好，操作简单。而这些在您不了解接触角测量仪时，您完全可以与您的供应商多谈谈，同时也可以看出您的供应商是否是符合要求的。