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接触角的测量方法,,接触角定义及详细测试过程-晟鼎精密
发布时间:2017-02-23   点击次数:17152次

  接触角的定义:

   一滴水落在干净的玻璃板上,会在板面上扩散开来,形成一薄层水;同样一滴水,滴在石蜡上,这滴水会聚集成近似的球形,只是由于重力的作用稍微压扁了一些。

   一滴水银淌在干净的玻璃上,水银会聚集成近似的球形;同样一滴水银,滴在锌板或铅板上,水银会向四面漫流,形成一湾层水银。

   水在玻璃上向四面漫流,水银在铜板或锌板上向四面漫流这类现象,我们称之为润湿现象,前者称为水润湿玻璃,后者称为水银润湿铜板或锌板。接触角测量仪就是测试种种材料的润湿现象的。

   水在石蜡上聚成近似球形,水银在玻璃板上聚成近似球形这类现象,称为不润湿现象。前者称为水不润湿石蜡,后者称为水银不润湿玻璃。

   润湿与不润湿现象是液体与固体接触处的一种表面现象。润湿与不润湿取决于液体分子与固体分子问的相互作用力(称为附着力)大于或小于液体分子间的相互作用力(称为内聚力)。分子问引力有一作用范围,与固体接触处的接触面对液体分子的影响也有一定的范围。设固、液分子间的引力有效作用距离为/,液、液分子问的引力有效作用距离为众,则在液、固接触处,厚度的较大者的一层液体中的分子受力情况将与内部的液体分子受力情况有所不同,它们将受到接触面的影响,这层液体我们称之为附着层。

   实验表明,不同液体对不同固体润湿与不润湿的程度不同,为表明这种润湿或不润湿的程度,引入接触角这个物理量。在液体与固体接触处,作液体表面的切线与固体表面的切线,这两条切线通过液体内部所成的角度,称为接触角。

 

水滴角定义

 

   当液体润湿固体时,液体与固体相接触的附着层要扩展,其接触角为锐角。上图表示润湿固体的液体装在用这种固体材料做成的容器中接触角角的情况,下图中表示润湿固体的液滴在固体平面上的接触角的情况。由图可见,接触角口越小,液滴在固体平面上扩展摊开的面积越大,液体润湿固体的程度越高,当接触角为零时,液滴在固体平面上摊开成很薄的薄层,这时称液体*润湿该种固体。

   当液体不润湿固体时,液体与固体相接触的附着层要收缩减小,所以其接触角为钝角。图中表示不润湿固体的液体装在以这种固体材料为器壁的容器中接触角的情况,下图为不润湿固体的液淌在固体平面上的接触角。由因可见,接触角口越大,液体越不润湿固体,当接触角小于零度时,不润湿固体的液滴与固体平面相切,这种液体对这种固体*不润湿。

   固、液、气接触处形成的接触角的大小,*由液体和固体本身的性质所决定,一定的液体和一定的固体,其接触角的数值是一定的,由于液体对固体的润湿与不润湿两种情况。

 

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  接触角测量仪分析方法

  切线法:常规方法,需手工切线,误差较大

  圆法:也叫宽高法,θ/2法,利用三点拟合一个圆形(开放式存在,能更好的看清楚是否贴合在一起),从而计算出接触角度。适用于<20°角度的接触角测量。

  椭圆法:当接触角度超过20度时,此时已不是一个常规的圆形,而近似一个椭圆形,椭圆法用五点拟合椭圆形,从而计算出接触角度。适用于>20° <120°角度测量。

  Laplace-Young法:适用于>120°超疏水角度的测量。但是Laplace-Young法有一个缺点,就是图象一定要非常清晰和完整,需自动拟合,并且左右两边的角度要均匀。目前晟鼎精密已经开发出微分圆法和微分椭圆法,此方法含扩(圆环法,椭圆法,Laplace-Young法)并能优化Laplace-Young法的不足之处。这也是有超疏水角度测量需求的客户的福音。

 

接触角测量分析方法

  晟鼎精密*的微分圆(椭圆)法:

  将液滴轮廓微分分成多个小部分,再对每个小部分进行拟合,zui大限度接近液滴zui真实的外观轮廓,从而获得更为准确的结果。

微分圆法,椭圆法

  接触角测量仪详细测试过程:

  拍摄液滴图象

  确定基准线(固体与液体的分界线、两个三相点的连线)

  确定液滴外型轮廓

  选取适当的计算方法拟合液滴外型曲线,计算接触角

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