接触角测量仪的基本原理与应用

当水滴落在荷叶上形成滚圆的珠状（接触角>150°），而滴在玻璃表面铺展开来（接触角≈30°），这个神奇的角度差异就是接触角。当一滴液体滴在固体表面时，在汽、液、固三相交点处，气-液界面和固-液界面切线之间的夹角即为betawy必威 （如图1所示），用θ表示。它如同材料的"指纹"，能揭示表面能、润湿性等关键特性。

接触角测量仪的其主要原理是通过水平放置的光学镜头从侧面拍摄液滴的图像，通过「光学成像 + 数学建模」，将液滴边缘的几何形态转化为量化角度数据，然后利用计算机进行图像分析并拟合出液滴轮廓，进而求出接触角。核心流程：‌液滴生成 → 光学捕捉 → 轮廓分析 → 角度计算。

图2 接触角测量仪

1.接触角：是气、液、固三相交界处的气-液界面和固-液界面切线之间的夹角。有静态接触角（图3a）、动态接触角（图3b和图3c)之分。

2.静态接触角的变化：静态接触角会因长时间接触空气蒸发或固体表面孔隙吸收出现接触角的变化（图4 所示）。

图4 静态接触角随时间变化：(a) 0 min；(b) 5 min；(c) 10 min  (d) 20 min

3.滚动角：是测量材料表面润湿性的方法（图5 所示）

图5 滚动角0°~90°

4. 表/界面张力：液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力，阻止液滴分裂的能力。

1. 测试平台尽量水平。

一般安装完毕后不要移动仪器，如有移动，可重新调整水平；

2. 样品测试环境影响尽量保持一致性。

如样品在实验室条件（（23±2）℃ ，相对湿度(50±5) %）调节40 h以上。

3. 水/液体

使用蒸馏水或者超纯水。如其他液体尽量使用纯度高的液体。

4. 针管

一般使用24G平头针头。为测超大接触角可使用涂层针头。

5. 液滴大小

建议使用1 μL～4 μL 水滴，水不超过10 μL。对于特殊材料如纸尿裤或者卫生巾， 测试体积必须超3 μL 。

6. 选择正确的拟合曲线

7. 测量次数和计算

连续测试10次取平均值（需含左右接触角或左右平均接触角），并作标准偏差。

8. 仪器计量与验证

按国家标准或同等级别的方法计量。推荐使用可溯源图形样片校验仪器。