要了解接觸角測量儀，首先要了解什么是接觸角，這兩個問題，在下面的文章中，上海艾飛思根據(jù)多年的經(jīng)驗，為您介紹，一起去了解下吧。

何謂接觸角？接觸角測量儀是個什么東東？接觸角，顧名思義，是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-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，是潤濕程度的量度。
就是如此一臺小儀器，運用卻十分普遍，可以說接觸角測量儀的應(yīng)用已經(jīng)涉及我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗１热缃暬颊咚玫碾[形眼鏡材料、汽車后視鏡的玻璃、轎車的油漆涂層、浴室鏡子、化妝品的親油親水性、衣物印染、各類洗滌劑等等。在工業(yè)生產(chǎn)中，石油工業(yè)，浮選工業(yè)，醫(yī)藥材料，芯片產(chǎn)業(yè)，低表面能無毒防污材料、油墨、農(nóng)藥、噴涂、污水處理等等都要用到接觸角測量儀。

而接觸角測量儀測量接觸角的方法，目前通常有兩種：一種是外形圖像分析方法；一種是稱重法。稱重法也稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀。但應(yīng)用相對普遍的是外形圖像分析法。其原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機獲得液滴的外形圖像, 再運用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來。

接觸角測量儀擬合方法：

樣品要求

1. 塊狀樣品/薄膜測一次要求尺寸大于1cm*1cm 盡量平整，要平行測試請對應(yīng)提供樣品數(shù)；

2. 粉末樣品常需要壓片后測試，測量接觸角時可以直接測試，壓片測試需要提供100mg以上（或體積1ml以上）；粉末直接測試不少于200mg；表界面張力每種液體樣品需要20 mL，固體樣品需要可以加熱融化；

3. 纖維測試長度不少于30cm；

4. 測接觸角常規(guī)介質(zhì)是水，如需其它試劑請自行提供，至少2ml。

接觸角相關(guān)定義

1. 接觸角相關(guān)定義
靜態(tài)接觸角：當(dāng)液體在固體表面達(dá)到平衡時，氣液的界線與液固的界線之間的夾角稱為接觸角，此時為靜態(tài)接觸角。
動態(tài)接觸角：一般是對于疏水材料而言。如果測量時，液滴的三相界面前沿正處于移動狀態(tài)，那么這樣測量得到的接觸角值稱為動態(tài)接觸角。
前進/后退角：若表面是粗糙的或不均勻的，向液滴加入一點液體只會使液滴變高，周界不動，從而使接觸角變大，此時的接觸角稱為前進接觸角，簡稱前進角，用θA表示。若加入足夠多的液體，液滴的周界會突然向前蠕動，此突然運動剛要發(fā)生時的角度稱為*大前進角。若從液滴中取出少量液體，液滴在周界不移動的情況下變得更平坦。接觸角變小，此時的接觸角稱為后退接觸角，簡稱后退角，用θR表示。當(dāng)抽走足夠多液體，流溢周界前沿會突然收縮。此突然收縮剛要發(fā)生時的角度稱為*小后退角。前進角往往大于后退角，兩者的差值稱為滯后角（Δθ=θA-θR），Δθ與液體在固體上的附著力相關(guān)，表征液滴在固體表面滾動的難易程度。接觸角的滯后使液滴能穩(wěn)定在斜面上，這一事實證明，接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。

滾動角：滾動角用來描述液滴在固體表面的狀態(tài)。當(dāng)一滴水放置在固體傾斜表面而達(dá)到一種滾動前的臨界狀態(tài)時，固體表面傾斜的角度就是滾動角（α）。另一種表述為：固-液界面擴展后測量的接觸角前進角和回縮后的測量值后退角存在差別，前進角往往大于后退角，兩者的差值叫做滾動角，滾動角的大小也**了一個固體表面的接觸角滯后現(xiàn)象。觀察到的靜態(tài)接觸角可能位于由前移和后移接觸角所限定范圍θA＞θ＞θR內(nèi)的任意位置。滾動角與滯后角息息相關(guān)，但是不完全相等。

表面張力：由于液相和氣相的密度差異，液體的表面層中的分子，受到了一個指向液相內(nèi)部并垂直于界面的引力，使得液體表面就如張緊的彈性薄膜，在這張薄膜上存在著收縮張力，使液體表面有收縮到*小的趨勢。單位長度上的收縮張力稱為表面張力。
界面張力：高速離心法測試適用于原油類樣品，可以測試出**界面張力。
表面自由能：表面能也叫表面自由能，液體表面能可以直接通過儀器設(shè)備測得，而固體表面能和固-液界面能只能通過其他方法間接計算獲得。

2. 粉末樣品如何測試？
2.1. 壓片制備成類薄膜樣品，按照薄膜樣品測試。
測試中影響*大的因素就是測試面是否平整，一般用紅外的壓片機壓片，樣品有時出現(xiàn)粘接的壓片機模具的表面，取下來時導(dǎo)致測試面不平整，可以在測試面墊加稱量紙就行壓片。
2.2. 直接測試（Washburn法）
固體粉體間的空隙相當(dāng)于一束毛細(xì)管，當(dāng)把管子插入待測液時，由于毛細(xì)作用液體能自發(fā)滲透進入到粉體柱中。毛細(xì)作用取決于液體的表面張力和固體的接觸角，因此通過測定已知表面張力液體在粉體柱中的透過情況就可以得到有關(guān)該液體對粉體的接觸角。本身也有不足之處，即粉體柱的等效毛細(xì)管半徑與粒子大小、形狀和填裝緊密程度有關(guān)，所得曲線線性一般不理想。要想用此方法得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果就需要每次實驗粉末樣品和裝柱方法、粉末緊密程度必須相同；另一方面，當(dāng)液體的重力相對于Laplace壓力差不能被忽略時，就會帶來比較大的誤差。

3. 纖維樣品如何測試接觸角
傳統(tǒng)的Wilhemy Plate方法（也稱為吊片法）被用來測量液體的表面張力：當(dāng)一塊/片規(guī)則的金屬薄板/片，在經(jīng)過表面粗糙化處理后，被伸入到液體相時，它受到液體表面張力對其施加的作用力F的作用，后者可以通過稱量確定。這里γ為液體的表面張力（待測量），l為液體潤濕金屬薄板的總周長（可以通過測量已知表面張力的液體確定或直接通過對薄板幾何尺寸的測量經(jīng)計算獲得），θ是液體在薄板表面的接觸角值。測量時，假設(shè)接觸角值為零，可以通過獲得的F值由計算出γ值，通過測量獲得的作用力F，在已知液體的表面張力值γ和液體潤濕總周長l時，可以計算得到接觸角值θ。

4. 接觸角和液體體積大小有關(guān)系嗎？
理論上沒有，現(xiàn)實中存在微弱關(guān)系。隨著液滴體積的增大，重力對液滴形狀的影響也越明顯，使得液滴偏離球形的程度越來越**，但這一切并不應(yīng)該對液滴在固體表面的接觸角自動產(chǎn)生影響。從熱力學(xué)的角度來看，接觸角的值取決于液體的表面張力、固體的表面自由能、液體/固體之間的相互作用（液/固-界面張力）。在一定的條件（溫度、壓力、濕度、氣氛等）下，前面提及的三個量是一定的，所以接觸角的值也應(yīng)該是一定的。但由于表面的不完美性，即使在指定的條件下，（所謂的靜態(tài)）接觸角的值往往也可以在一范圍內(nèi)變化，而體積不同的液滴可能展現(xiàn)這一范圍內(nèi)不同的值，使得測量結(jié)果發(fā)生細(xì)微變化。至于體積不同的液滴是否會有一定的傾向（比如體積大的傾向于擁有這一范圍數(shù)值較大的接觸角值），這一點目前還缺乏研究。一般情況下，測試接觸角的液滴體積是2-10 μL，若對液滴體積有其他要求，可查閱文獻(xiàn)資料進行確定。
參考文獻(xiàn)：(1) Acta Agriculturae Zhejiangensis 2019, 31(6): 986 -995. (2) Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2021, 619, 126503. (3) Journal of Colloid Interface Science 1993, 155, 379-385.

5. 如何衡量/檢測接觸角測量的準(zhǔn)確性？
測量都是建立在某一模型的基礎(chǔ)上，測量的準(zhǔn)確性首先取決于采用的模型在多大程度上與實際被測量體系相符合：符合程度越高，測量的準(zhǔn)確性也就越高。反之，即使測量的重復(fù)性再好，其數(shù)值的準(zhǔn)確性（與真實數(shù)值的偏差）也不可能得到保證。
視頻光學(xué)法測量接觸角的一個默認(rèn)的前提（中心軸對稱性）和必要的模型假設(shè)（液滴或液面輪廓走向函數(shù)）。采用的液滴或液面輪廓走向函數(shù)的模型與真實情況的相符合性在很大程度上直接決定了*終測量得到的接觸角的準(zhǔn)確性。

6. 表面張力和界面張力有何不同
液體的表面張力是在空氣中測得的，而界面張力則是兩種不互溶的液體（例如水和油）之間的張力，兩種互溶的液體之間沒有界面張力。

7. 表面張力的測試方法主要有哪些？
7.1 掛環(huán)法（Du Nouy Ring method）：這可能是測量表面/界面張力的*經(jīng)典方法，文獻(xiàn)上報道的許多液體的表/界面張力值是用這一方法測得，它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用一個初始浸在液體的環(huán)從液體中拉出一個液體膜（類似肥皂泡），同時測量提高環(huán)的高度時所需要施加的力。
7.2 威廉米平板法（Wilhelmy Plate method）：也叫做吊片法，這是一種很普遍的測量方法，尤其適用于長時間測量表面張力的測量，測量的量是一塊垂直于液面的平板在浸濕過程中所受的力。用這種方法只需要提供足量體積的液體即可，無需提供其他參數(shù)。其實也可以用其它幾何形狀的探針如圓棒，球等來代替平板，測量原理相同，被稱為改進威廉米平板法。
7.3 懸滴法：是一種界面形狀分析法，基于對一處于力平衡狀態(tài)的界面形狀的分析，是一種光學(xué)分析法適用于界面張力和表面張力的測量，也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量，在進行測量時，需要知道兩相物質(zhì)以及它們的密度。

以上就是上海艾飛思為大家介紹的接觸角測量儀相關(guān)知識，希望能幫助大家。

上海艾飛思精密儀器有限公司，匯集了物理、化學(xué)、生物、電子、計算機、材料和機械等多學(xué)科的科研人員和行業(yè)專業(yè)人才，通過學(xué)習(xí)和分析國外先進技術(shù)，進行科技創(chuàng)新和自主研發(fā)，成為界面科學(xué)性能，材料科學(xué)性能，化學(xué)物質(zhì)測試等領(lǐng)域的儀器研發(fā)和生產(chǎn)銷售型企業(yè)。目前自主生產(chǎn)的產(chǎn)品有接觸角測量儀、全自動表界面張力儀、LB膜分析儀、旋轉(zhuǎn)滴較低界面張力儀、zeta界面電位分析儀、纖維力學(xué)性能分析儀等。公司在江蘇蘇州和南京等地建立了研發(fā)基地和生產(chǎn)基地，整個集團現(xiàn)有員工200多人，80%以上具有大學(xué)學(xué)歷，技術(shù)人員占總員工的75%。公司具有雄厚的技術(shù)力量，能解決儀器設(shè)備行業(yè)用戶的定制需求。