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一、 介紹

1.什么是接觸角

接觸角是指在氣,、液,、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度,。若θ<90°,，則固體是親液的，即液體可潤濕固體,，其角越小,，潤濕性越好；若θ>90°,，則固體是憎液的,，即液體不潤濕固體，容易在表面上移動,，不能進入毛細孔,。

1)當(dāng)θ=0，完全潤濕,；

2)當(dāng)θ﹤90°,，部分潤濕或潤濕；

3)當(dāng)θ=90°,，是潤濕與否的分界線,；

4)當(dāng)θ﹥90°，不潤濕,；

5)當(dāng)θ=180°,，完全不潤濕。

潤濕性問題與采礦浮選,、石油開采,、紡織印染、農(nóng)藥加工,、感光膠片生產(chǎn),、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系,。

2.測試方法:

接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用*廣泛,，測值*直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法.外形圖像分析法的原理為，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.計算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,，然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值,。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi),、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來準(zhǔn)確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓,，從而計算出其接觸角,。

3. 通俗概括

接觸角并不復(fù)雜，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對于固體平面的外切線,。接觸角的應(yīng)用非常廣泛,，甚至可以說涉及到身邊的每個細節(jié)，比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水,、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆永不脫落,。其他比如農(nóng)藥和蔬菜葉面、涂料和內(nèi)外墻面,、絕緣油和絕緣材料,、納米材料表面改性等等，從教學(xué)科研,、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活,，舉不勝舉。

4. 運用領(lǐng)域

廣泛運用 教育科研 化妝品,、選礦,、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生,、建筑材料,、環(huán)境保護、海洋,、化工,、石油、噴涂,、油漆油墨,、印染、紡織,、光學(xué),、液晶顯示器 生物制藥 醫(yī)療器材 太陽能等行業(yè)

二、整體指標(biāo)：

1. 接觸角測量范圍：0-180°,、滾動角測量范圍：0-360°

2. 接觸角測值精度：±0.1°,、滾動角:0.2°

3. 接觸角分辨率：0.01°

4. 張力測量范圍：0mN/M～1000mN/M

5. 張力測量精度：0.1（mN/m）

6. 儀器尺寸及重量：260Wx530Dx460H mm 18kg

7. 電源：AC220—240V 50HZ

三、硬件指標(biāo)：

（一） 樣品臺及其控制：

1,、樣品臺移動：XY行程：手動±50mm 精度：0.1mm Z行程：手動 45mm 精度：0.01mm,；

2、樣品臺大小：100*100mm,，

3,、樣品臺旋轉(zhuǎn)（選配）：手動(電動)360度整體旋轉(zhuǎn)平臺：0-360°精度控制在0.2°,，

4,、儀器水平控制：樣品臺水平控制、鏡頭水平控制和整機四腳水平

（二） 進液系統(tǒng)及其控制：

1,、進液系統(tǒng)：自動進樣系統(tǒng),，進樣*小精度0.1微升。

2,、進液器：高精度可更換針頭氣密玻璃針管50ul,、100ul，進樣精度0.1 ul

3,、針頭： 0.7mm/0.5mm標(biāo)準(zhǔn)針頭

4,、進樣器控制：XY 行程：手動 12.5mm*12.5mm 0.01mm精度

Z行程：手動25mm 0.01mm精度 實現(xiàn)移液及焦距對焦功能

5、進樣模式：程序設(shè)置進樣區(qū)域,，多點自動按序拍攝,，統(tǒng)一分析計算，自動得到數(shù)據(jù),，一鍵出結(jié)果,。

（三） 成像系統(tǒng)及其控制：

1、鏡頭控制：一維俯仰控制 ,。

2,、鏡頭：工業(yè)連續(xù)放大鏡頭 0.7-5X光學(xué)放大 有效像素55 -320 pixel/mm ，工作距離90mm,。

3,、相機系統(tǒng)：工業(yè)級超低照度CCD系統(tǒng) 水平750線 0.0005Lux照度。

4,、相機通訊：德國進口CCD高幀率（200fps）,，高品質(zhì)。在其他分辨率下可達700禎每秒（通過實驗做到過）,。

5,、背景光：可調(diào)亮度LED冷光源，高亮度LED燈 進口亞克力遮光片技術(shù)

（四） 軟件指標(biāo)：

1,、接觸角分析方法:

6種 量高法,、五點擬合法、量角法,、插板計算法,、懸滴擬合法、氣泡俘獲法、自動影像分析法等

2,、接觸角數(shù)據(jù)取得方式：全自動測值和人工修整相結(jié)合,。按測試，軟件自動拍照-查找敏感點-計算接觸角值-顯示計算結(jié)果,，整個過程無須人工干預(yù),，以降低人為因素影響

3、接觸角量測技術(shù)：數(shù)學(xué)模型擬合與真實液滴外廓實際量測相結(jié)合,，解決非對稱圖像測值問題

4,、測試液滴狀態(tài)，共4種：懸滴法(Pendant Drop),、停滴法(Sessile Drop)（2/3態(tài)）,、氣泡虜獲法、插板法等

5,、曲面修正：上凸曲面,、下凹曲面、表面粗糙度修正

6,、動/靜態(tài)接觸角測試,，可測試前進/后退角/傾斜角和滾動角值

7、拍攝圖像方法：單張拍攝,、間隔拍攝（1-3600秒）和200幀/秒連續(xù)拍攝

8,、左右接觸角值分別計算與比較功能，軟件自動求取平均接觸角

9,、強大的數(shù)據(jù)庫管理功能：備份,、壓縮、導(dǎo)出EXCEL表格,，測值以及曲線擬合結(jié)果均可保存到導(dǎo)出的圖片上,，直觀明了。

10,、視頻錄相功能：錄制AVI格式影視圖像,，可用于PPT文件制作

11、多種表面自由能估算模型,，至少有9種表面自由能估算模型,，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面,。