接觸角測(cè)量?jī)x的用途

接觸角測(cè)量?jī)x的用途？接觸角測(cè)量?jī)x，主要用于測(cè)量液體對(duì)固體的接觸角，即液體對(duì)固體的浸潤(rùn)性，通過光學(xué)投影的原理，對(duì)氣、液、固三相界面輪廓進(jìn)行保真采集精密分析。接下來，本文將詳細(xì)介紹接觸角測(cè)試量?jī)x的用途和應(yīng)用領(lǐng)域。

一、接觸角介紹

接觸角（contact angle）是指在氣、液、固三相交點(diǎn)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(rùn)濕程度的量度。

工作原理：

恒溫恒壓下，用接觸角測(cè)量?jī)x本身附帶的注射器針頭將一滴待測(cè)液體滴在固體基質(zhì)上。液滴會(huì)貼附在基質(zhì)表面上，其間的相關(guān)作用力如圖2所示：固體與氣體之間的表面張力記為γSV，液體與氣體之間的表面張力為γLV，固體與液體之間的表面張力為γSL。按照接觸角（θ）的定義，其可以根據(jù)楊氏公式γSV-γSL=γLVcosθ求出大小量值。

注其中，當(dāng)θ=0?時(shí)，為完全潤(rùn)濕狀態(tài)；θ＜90?，這時(shí)產(chǎn)生粘附潤(rùn)濕；θ＞90?，為不潤(rùn)濕狀態(tài)；θ=180?時(shí)，則為完全不潤(rùn)濕狀態(tài)；因此接觸角越小，潤(rùn)濕性越好。

接觸角測(cè)量?jī)x工作時(shí)，當(dāng)液體與固體基底接觸時(shí)，會(huì)投射出一個(gè)陰影，此時(shí)投影屏幕千分計(jì)會(huì)使用光學(xué)放大作用將影像投射到屏幕上以進(jìn)行測(cè)量，如圖3所示。這個(gè)投影屏幕千分計(jì)帶有一個(gè)可調(diào)式標(biāo)本夾，能夠在垂直方向或軸向上對(duì)準(zhǔn)圖像；通過滑動(dòng)屏幕可在水平方向上調(diào)整圖像；鎖定旋鈕可將投影液滴固定在位。

當(dāng)固體板插入液體時(shí)，只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時(shí)液面才直平伸至三相交界處，不出現(xiàn)彎曲；否則，液面將出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。因此，改變板的插入角度直至液面三相交界處附近無彎曲，此時(shí)板面與液面的夾角即為接觸角。

二、觸角測(cè)試量?jī)x簡(jiǎn)介

1、接觸角測(cè)量?jī)x主要由光源、樣品臺(tái)、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)和進(jìn)樣系統(tǒng)組成，如下圖所示。

2、接觸角測(cè)量?jī)x的操作流程

接觸角的測(cè)試過程主要包括以下步驟：

a)放置樣品；

b)電動(dòng)注射液滴；

c)上升樣品平臺(tái)接液滴；

d)固體樣品接觸到液滴；

e)下降樣品平臺(tái)；

f)拍照；

g)分析獲得結(jié)果。

三、接觸角的用途和應(yīng)用領(lǐng)域

1、在潤(rùn)滑油的特性標(biāo)定中，檢驗(yàn)各中重油、潤(rùn)滑油的黏附及潤(rùn)濕關(guān)系。

2、.在印刷行業(yè)中，檢驗(yàn)印刷油墨、金屬、紙張之間的付著、黏結(jié)潤(rùn)濕關(guān)系。

3、在建筑防水工作中，檢驗(yàn)經(jīng)硅酸樹脂處理的紡織物的防水性能。

4、在浮選工作中，檢驗(yàn)用沸騰法選擇礦物微粒在油水混合物中沾化吸附能力。

5、在搪瓷工業(yè)中，檢驗(yàn)溶化的硅化物對(duì)金屬表面的粘化附著力。

6、在活性試劑表面特性測(cè)定中，檢查液體試劑的滲透、生銹特性。

7、檢驗(yàn)金屬表面的脫脂，清潔，老化，親水等情況及薄膜表面上的吸附特性。

8、在軍事科學(xué)研究中，檢驗(yàn)發(fā)射出的彈皮與空氣中雨霧的附著、潤(rùn)濕特性。

四、接觸角的測(cè)量方法

（1）接觸角的測(cè)量方法

測(cè)量接觸角的方法有多種，主要分為以下兩類：一類是直接法，即直接測(cè)量接觸角的大小，其精度由測(cè)角器所決定；另一類是間接法，即通過其它物理量（長(zhǎng)度、質(zhì)量）的測(cè)定以及該物理量與接觸角之間的定量關(guān)系來計(jì)算出接觸角的大小，其精度由測(cè)定長(zhǎng)度或質(zhì)量的儀器精度以及它們間的定量關(guān)系式的準(zhǔn)確度共同決定。相關(guān)介紹如下：

a)直接測(cè)量法：作為廣泛使用的方法，該法將液滴直接滴在固體表面上，直接或先拍下照片后再用量角器定接觸角。若固體是板條則可采用斜板法測(cè)定：將試樣板浸入液體中，緩慢使試樣板傾斜至板面一邊的液體呈水平，插入液體部分的板面與液面所成的角即為接觸角。

b)長(zhǎng)度測(cè)量法：直接法測(cè)量時(shí)往往要先確定切線的位置，較難做到準(zhǔn)確。而長(zhǎng)度測(cè)量法則是將液體滴在固體表面上并拍下照片，測(cè)定液滴與平面接觸面的半徑和其高度。該法有利于避免直接測(cè)量法存在的弊處。

c)重量測(cè)量法：對(duì)于固體粉末，先將其壓制成一多孔塞，測(cè)定將液體壓入（不潤(rùn)濕固體粉末）或者壓出（潤(rùn)濕固體粉末）時(shí)所需的壓力，則可計(jì)算出來。

（2）接觸角的計(jì)算方法

目前計(jì)算接觸角的方法主要有以下四類：

a)切線法：用量角器測(cè)量，精度不準(zhǔn)，誤差大，為最傳統(tǒng)的方法；

b)寬高法：又稱θ/2法或圓環(huán)法，適用于測(cè)量小于20?的接觸角；

c)橢圓法：適用于不同角度的觸角測(cè)量；

d)L-Y法：即Laplace/Young法，適用于測(cè)量大于120?的接觸角。

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