接觸角的測量方法,,接觸角定義及詳細測試過程

接觸角的定義:

   一滴水落在干凈的玻璃板上，會在板面上擴散開來，形成一薄層水；同樣一滴水，滴在石蠟上，這滴水會聚集成近似的球形，只是由于重力的作用稍微壓扁了一些。

   一滴水銀淌在干凈的玻璃上，水銀會聚集成近似的球形；同樣一滴水銀，滴在鋅板或鉛板上，水銀會向四面漫流，形成一灣層水銀。

   水在玻璃上向四面漫流，水銀在銅板或鋅板上向四面漫流這類現象，我們稱之為潤濕現象，前者稱為水潤濕玻璃，后者稱為水銀潤濕銅板或鋅板。接觸角測量儀就是測試種種材料的潤濕現象的。

   水在石蠟上聚成近似球形，水銀在玻璃板上聚成近似球形這類現象，稱為不潤濕現象。前者稱為水不潤濕石蠟，后者稱為水銀不潤濕玻璃。

   潤濕與不潤濕現象是液體與固體接觸處的一種表面現象。潤濕與不潤濕取決于液體分子與固體分子問的相互作用力（稱為附著力)大于或小于液體分子間的相互作用力(稱為內聚力)。分子問引力有一作用范圍，與固體接觸處的接觸面對液體分子的影響也有一定的范圍。設固、液分子間的引力有效作用距離為／，液、液分子問的引力有效作用距離為眾，則在液、固接觸處，厚度的較大者的一層液體中的分子受力情況將與內部的液體分子受力情況有所不同，它們將受到接觸面的影響，這層液體我們稱之為附著層。

   實驗表明，不同液體對不同固體潤濕與不潤濕的程度不同，為表明這種潤濕或不潤濕的程度，引入接觸角這個物理量。在液體與固體接觸處，作液體表面的切線與固體表面的切線，這兩條切線通過液體內部所成的角度，稱為接觸角。

   當液體潤濕固體時，液體與固體相接觸的附著層要擴展，其接觸角為銳角。上圖表示潤濕固體的液體裝在用這種固體材料做成的容器中接觸角角的情況，下圖中表示潤濕固體的液滴在固體平面上的接觸角的情況。由圖可見，接觸角口越小，液滴在固體平面上擴展攤開的面積越大，液體潤濕固體的程度越高，當接觸角為零時，液滴在固體平面上攤開成很薄的薄層，這時稱液體完全潤濕該種固體。

   當液體不潤濕固體時，液體與固體相接觸的附著層要收縮減小，所以其接觸角為鈍角。圖中表示不潤濕固體的液體裝在以這種固體材料為器壁的容器中接觸角的情況，下圖為不潤濕固體的液淌在固體平面上的接觸角。由因可見，接觸角口越大，液體越不潤濕固體，當接觸角小于零度時，不潤濕固體的液滴與固體平面相切，這種液體對這種固體完全不潤濕。

   固、液、氣接觸處形成的接觸角的大小，完全由液體和固體本身的性質所決定，一定的液體和一定的固體，其接觸角的數值是一定的，由于液體對固體的潤濕與不潤濕兩種情況。

  接觸角測量儀分析方法：

  切線法：常規方法，需手工切線，誤差較大

  圓法：也叫寬高法，θ/2法，利用三點擬合一個圓形（開放式存在，能更好的看清楚是否貼合在一起），從而計算出接觸角度。適用于<20°角度的接觸角測量。

  橢圓法：當接觸角度超過20度時，此時已不是一個常規的圓形，而近似一個橢圓形，橢圓法用五點擬合橢圓形，從而計算出接觸角度。適用于>20° <120°角度測量。

  Laplace-Young法：適用于>120°超疏水角度的測量。但是Laplace-Young法有一個缺點，就是圖象一定要非常清晰和完整，需自動擬合，并且左右兩邊的角度要均勻。目前晟鼎精密已經開發出微分圓法和微分橢圓法，此方法含擴（圓環法，橢圓法，Laplace-Young法）并能優化Laplace-Young法的不足之處。這也是有超疏水角度測量需求的客戶的福音。

  晟鼎精密獨有的微分圓（橢圓）法：

  將液滴輪廓微分分成多個小部分，再對每個小部分進行擬合，zui大限度接近液滴zui真實的外觀輪廓，從而獲得更為準確的結果。

  接觸角測量儀詳細測試過程：

  拍攝液滴圖象

  確定基準線（固體與液體的分界線、兩個三相點的連線）

  確定液滴外型輪廓

  選取適當的計算方法擬合液滴外型曲線，計算接觸角