接触角测量仪正确使用及应用

一. 前言

众所周知，纳米材料科学与工程已经成为世界性的研究热点，在研究纳米材料的表面改性时，往往要涉及润湿接触角这个概念。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。

二. 仪器介绍

本公司仪器采用现代化工艺制造，接触角测量仪采用的专用CMOS数字摄像机，配倍高分辨率变焦式显微镜和高亮度LED背景光源系统，搭配三维样品台，可进行工作台上下、左右、前后等方向移动。实现微量进样及上下、左右精密移动。同时还设计了伸缩杆结构工作台，能适应在不同用户材料厚度加大的场合。仪器框架可以根据式样的大小适量调节，扩大了仪器的使用范围。软件搭配修正功能，测量多次后的结果可以同时保存在同一报告下，能让用户更好的对材料数据进行管控。该仪器设计美观大方、操作简单、符合用户所需。适用于各种行业测定接触角的用户

三、 润湿过程

润湿过程分为三类，既在日常生活中经常遇到的沾湿、浸湿和铺展。

沾湿（adhesion wetting）

当将一滴水滴到固面上时，液体与固体接触过程中，固—液界面逐渐取代液—气界面和气固界面（图6—1），这一过程称为沾湿。在恒温恒压条件下沾湿过程中的自由能变化：

接触角与杨氏方程

液体滴于固体表面上，随着液体性质的不同，液体或铺展而覆盖固体表面，或形成一液滴停于其上。如下图所示。我们把液体与固体平面所形成的液滴的形状用接触角（contact angle）来描述。准确的接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内

部到气体界面的夹角，通常以θ来表示。接触角是分析此式最早是T.Young在1805年提出的，常称为杨氏方程。这是润湿的基本公式，亦称为润湿方程，可以看作是三相交界处三个界面张力平衡的结果。此关系式适用于三相交界处固液、固气界面共切线体系。具体应用中，我们把接触角大小作为评判润湿性的重要指标。通常接触角越小，润湿性也就越好。习惯上，我们把θ=90°定义为润湿与否的标准。我们把θ＞90°为不润湿；θ＜90°为润湿，平衡接触角。

一. 接触角的计算方法

对于理想的平面固体表面，当液滴在表面达平衡后。只有一个符合Young方程的接触角。但实际固体表面是非理想的，因而会出现滞后现象，致使接触角的测量往往很难重复。但经过精心制备和处理的表面，有可能得到较重复的数据，特别是高分子的表面。表面的制备和处理的目的是要得到较光滑、干净的理想表面，但具体的工艺因样品而异，这里不作更多的介绍。这里主要介绍一些常用的接触角测定方法，它们都是针对气—液—固体系的接触角而设计的。但其中有些方法，只需略加修改，亦适用于液—液—固体系接触角的测定。测定接触角有多种方法，可根据直接测定物理量分为四类：⑴ 静滴法（角度测量法）、⑵ 高度、长度测量法⑶ 力测法⑷ 透过测量法。前三种适用于连续的平滑固体表面，后一种方法可用于粉末固体表面接触角的测定。

一. 仪器精度参数

（一）接触角测量范围：0-180°.

（二）接触角测量精度：±10.

（三）表界面张力测量范围：0-1000mN/m；测量精度：0.01 mN/m。

（四）高精度自动滴液系统：高精密工业微量注液泵；滴液精度：0.01ul;滴液量：0.08ul。

（五）接触角测量仪校准片：接触角圆形角度校准标准片3°、5°、8、60°、90°、120°；椭圆形角度校准标准片115°。

二. 主机部件

（一）主机外形尺寸：670mm（长）*300mm(宽)* 500mm(高)；

（二）主机净重：20kg；

（三）工作台面尺寸：120mm*150mm；

（四）工作台移动：上下50mm; 左右50mm; 前后30mm；

（五）样品台尺寸：10寸；

（六）进样器移动：上下100mm；左右100mm.；

（七）显微镜移动：前后80mm（微调3mm）；

（八）显微镜：高清远心变倍变焦显微镜；

（九）光学系统：高速工业级芯片；25帧/60帧/150帧/300帧/秒；

（十）镜头角度可调试：仰视；平视；俯视；

（十一）光源：LED蓝色工业级冷光源；

（十二）为了保证图像的清晰度，不得采用USB2.0接口；

（十三）电源及功率：

三. 其他辅助部件 

（一）仪器电源线 、数据线、通信线

（二）纸片夹具、纤维夹具

（三）水浴锅

（四）标样

（五）角位台

（六）玻璃水槽

（七）笔记本（可以客户需求）

（八）联想商务台式机（标准机型）

四. 软件使用

（一）软件安装

1. 系统配置要求

（1）请确保所使用计算机系统为Windows系统(对应安装：32位操作系统对应32位软件，64位系统对应64软件)。

（2）显示器分辨率为1024*768及以上。

2. 驱动的安装说明

软件驱动的安装共1个

（1）CCD驱动安装

一. 应用范围

石油、化工、医药、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. 应用领域

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。

（五）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。

（六）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。

（七）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。

（八）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。