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一·概述（Summary）

接觸角（Contact angle）是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線，此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ，接觸角測(cè)量是現(xiàn)今表面性能檢測(cè)的主要方法。

動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定儀是采用光學(xué)成像的原理，通過(guò)圖像輪廓分析方式測(cè)量樣品表面接觸角、潤(rùn)濕性能、表界面張力、表面能、滾動(dòng)（滑落角）、前進(jìn)后退角及滯后性等性能，設(shè)備采用全自動(dòng)進(jìn)液裝置及自動(dòng)整體傾斜裝置，功能全面、性價(jià)比高、可滿足各種常規(guī)測(cè)量需求，目前已經(jīng)廣泛使用在眾多高校院所及企業(yè)。

二·應(yīng)用（Application）

動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定儀廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，在手機(jī)制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學(xué)化工、半導(dǎo)體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維、醫(yī)療生物等領(lǐng)域，接觸角測(cè)量已經(jīng)成為了一項(xiàng)評(píng)估表面性能的重要儀器。

（部分測(cè)試功能需要選購(gòu)專門附件完成）

1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤(rùn)濕行為，座滴法測(cè)量靜態(tài)接觸角；

2. 材料在固體表面的前進(jìn)角、后退角、接觸角滯后、滾動(dòng)角、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量；

3. 吸收材料的連續(xù)實(shí)時(shí)研究及過(guò)程記錄，接觸角隨時(shí)間變化曲線分析；

4. 各種特殊材料的接觸角測(cè)量，如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品；

5. 附著滴法測(cè)試材料浸沒(méi)在液體中的接觸角測(cè)試；

6. 懸滴法測(cè)量各種液體表界面張力及其極性、色散分量；

7. 計(jì)算固體表面自由能（Surface free energy），及其極性色散分量分析；

8. 分析液體在固體表面的粘附功（Adhersion），評(píng)估固體表面均勻性、清潔度等。

接觸角可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度。當(dāng)液滴站在表面上并且三相邊界不移動(dòng)時(shí)，測(cè)量靜態(tài)接觸角。靜態(tài)接觸角用于質(zhì)量控制和研究和產(chǎn)品開發(fā)。接觸角測(cè)量用于從印刷到油回收和涂層到植入物的領(lǐng)域。當(dāng)三相邊界移動(dòng)時(shí)，可以測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角，并將其稱為前進(jìn)角和后退角。

接觸角滯后 是前進(jìn)和后退接觸角之間的差異。接觸角 滯后 產(chǎn)生于化學(xué)和地形 的表面的不均勻性，溶液中的雜質(zhì)吸收的表面上，或通過(guò)溶劑溶脹，重排或表面的改變1 2。前進(jìn)和后退接觸角給出了靜態(tài)接觸角在表面上

如何測(cè)量動(dòng)態(tài)，靜態(tài)的接觸角：

接觸角測(cè)量?jī)x可用于測(cè)量各種接觸角。下面描述了兩種技術(shù)，并針對(duì)特定應(yīng)用選擇了兩種技術(shù)。靜態(tài)和 動(dòng)態(tài)接觸角 都可以通過(guò)使用來(lái)測(cè)量;。在實(shí)踐中，將液滴放置在固體表面上，并記錄液滴的圖像。然后通過(guò)在液滴周圍擬合Young-Laplace方程來(lái)定義靜態(tài)接觸角，盡管也可以使用其他擬合方法，如圓和手動(dòng)擬合式。以通過(guò)使用兩種不同的方法來(lái)測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角; 改變液滴的體積或使用傾斜搖籃。下圖顯示了體積變化方法的原理。簡(jiǎn)而言之，首先形成小液滴并放置在表面上。然后使針靠近表面，并且同時(shí)記錄時(shí)液滴的體積逐漸增加。這將給出前進(jìn)的接觸角。后退角度以相同的方式測(cè)量，但此時(shí)，液滴的體積逐漸減小。將液滴放置在基板上，然后逐漸傾斜。在液滴開始移動(dòng)之前，在液滴的前面測(cè)量前進(jìn)角度。在相同的時(shí)間點(diǎn)，在液滴的背面測(cè)量后退接觸角。

進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量的示意圖。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)在不均勻且規(guī)則尺寸和形狀的樣品上測(cè)量液固相互作用和/或固體性質(zhì)（如表面自由能）時(shí)，張力測(cè)定法是zui佳選擇。主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1、小液體需求量（只有一些微升）

2、固體基質(zhì)可以是不對(duì)稱的（例如隱形眼鏡）

3、樣品兩側(cè)不需要相似（涂層和表面改性表征）

4、表面上的接觸角映射使得能夠進(jìn)行 異質(zhì)性和 清潔度表征

5、可以使用校準(zhǔn)片進(jìn)行粗糙度校正

動(dòng)態(tài)接觸角可以通過(guò)使用張力計(jì)來(lái)測(cè)量，接觸角測(cè)量?jī)x當(dāng)固體樣品與測(cè)試液體接觸時(shí)影響平衡的質(zhì)量。接觸角可然后通過(guò)使用當(dāng)液體（表面張力下面的等式來(lái)計(jì)算γ升）和樣品（P）的周界是已知的。

在下面的視頻中，提供了一個(gè)完整的接觸角測(cè)量周期。可以看出，測(cè)量的接觸角始終是動(dòng)態(tài)接觸角，因?yàn)闃悠废鄬?duì)于液體移動(dòng)。當(dāng)樣品浸入液體時(shí)，記錄推進(jìn)的接觸角，并且當(dāng)樣品出現(xiàn)時(shí)，測(cè)量后退接觸角。

動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量：

假設(shè)如果與液滴沉積后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的差異相比，液滴靜止在固體表面上并快速達(dá)到平衡，前一段的接觸角數(shù)據(jù)是非常有用的。但是，這僅適用于數(shù)據(jù)沒(méi)有太大變化。例如，假設(shè)在液體和固體界面是動(dòng)態(tài)的情況下，諸如涂覆或清洗的各種狀態(tài)，則不能獲得足夠的數(shù)據(jù)。這種情況模擬（隨著前進(jìn)的接觸角和后退接觸角）動(dòng)態(tài)的情況，其中液滴界面移動(dòng)并且已經(jīng)增加。使用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行此分析已成為常見(jiàn)的做法，因此您可以輕松地捕獲每秒數(shù)十幀以測(cè)量液滴（接觸角）隨時(shí)間變化的變化。

下面描述測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的方法。

連續(xù)進(jìn)行前段的接觸角測(cè)量，觀察隨時(shí)間的變化。

雖然在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)之間沒(méi)有的定義，但我們將其視為一種類型的動(dòng)態(tài)接觸角，時(shí)間間隔為1秒或更短。

這也可以用于跟蹤吸收和其他揮發(fā)性情況。

通過(guò)使與液體表面接觸的液滴膨脹并且增加和減小液滴的尺寸，當(dāng)前進(jìn)和后退（前進(jìn)接觸角和后退接觸角）時(shí)測(cè)量接觸角。

通過(guò)擴(kuò)展/收縮方法，還存在固體表面的不均勻性大的缺點(diǎn)，例如界面處的粘滑性，其通常導(dǎo)致不太平滑曲線的數(shù)據(jù)。因此，重要的是進(jìn)行重復(fù)測(cè)量以完全掌握這些運(yùn)動(dòng)。

傾斜固體表面，以便在滑動(dòng)時(shí)測(cè)量表面上的液滴。