动态接触角测定仪

一·概述（Summary）

接触角（Contact angle）是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，接触角测量是现今表面性能检测的主要方法。

动态接触角测定仪是采用光学成像的原理，通过图像轮廓分析方式测量样品表面接触角、润湿性能、表界面张力、表面能、滚动（滑落角）、前进后退角及滞后性等性能，设备采用全自动进液装置及自动整体倾斜装置，功能全面、性价比高、可满足各种常规测量需求，目前已经广泛使用在众多高校院所及企业。

二·应用（Application）

动态接触角测定仪广泛应用于各个行业领域，在手机制造、玻璃制造、表面处理、材料研究、化学化工、半导体制造、涂料油墨、电子电路、纺织纤维、医疗生物等领域，接触角测量已经成为了一项评估表面性能的重要仪器。

（部分测试功能需要选购专门附件完成）

1. 液体在固体表面的铺展、渗透、吸收等润湿行为，座滴法测量静态接触角；

2. 材料在固体表面的前进角、后退角、接触角滞后、滚动角、动态接触角测量；

3. 吸收材料的连续实时研究及过程记录，接触角随时间变化曲线分析；

4. 各种特殊材料的接触角测量，如粉末、弯曲曲面、超疏水/超亲水样品；

5. 附着滴法测试材料浸没在液体中的接触角测试；

6. 悬滴法测量各种液体表界面张力及其极性、色散分量；

7. 计算固体表面自由能（Surface free energy），及其极性色散分量分析；

8. 分析液体在固体表面的粘附功（Adhersion），评估固体表面均匀性、清洁度等。

接触角可以分为静态和动态角度。当液滴站在表面上并且三相边界不移动时，测量静态接触角。静态接触角用于质量控制和研究和产品开发。接触角测量用于从印刷到油回收和涂层到植入物的领域。当三相边界移动时，可以测量动态接触角，并将其称为前进角和后退角。

  接触角滞后 是前进和后退接触角之间的差异。接触角 滞后 产生于化学和地形 的表面的不均匀性，溶液中的杂质吸收的表面上，或通过溶剂溶胀，重排或表面的改变1 2。前进和后退接触角给出了静态接触角在表面上

如何测量动态，静态的接触角：

  接触角测量仪可用于测量各种接触角。下面描述了两种技术，并针对特定应用选择了两种技术。静态和 动态接触角 都可以通过使用来测量;。在实践中，将液滴放置在固体表面上，并记录液滴的图像。然后通过在液滴周围拟合Young-Laplace方程来定义静态接触角，尽管也可以使用其他拟合方法，如圆和手动拟合式。以通过使用两种不同的方法来测量动态接触角; 改变液滴的体积或使用倾斜摇篮。下图显示了体积变化方法的原理。简而言之，首先形成小液滴并放置在表面上。然后使针靠近表面，并且同时记录时液滴的体积逐渐增加。这将给出前进的接触角。后退角度以相同的方式测量，但此时，液滴的体积逐渐减小。将液滴放置在基板上，然后逐渐倾斜。在液滴开始移动之前，在液滴的前面测量前进角度。在相同的时间点，在液滴的背面测量后退接触角。

  进行动态接触角测量的示意图。优点：当在不均匀且规则尺寸和形状的样品上测量液固相互作用和/或固体性质（如表面自由能）时，张力测定法是zui佳选择。主要优点如下：

 1、小液体需求量（只有一些微升）

 2、固体基质可以是不对称的（例如隐形眼镜）

 3、样品两侧不需要相似（涂层和表面改性表征）

 4、表面上的接触角映射使得能够进行 异质性和 清洁度表征

 5、可以使用校准片进行粗糙度校正

  动态接触角可以通过使用张力计来测量，接触角测量仪当固体样品与测试液体接触时影响平衡的质量。接触角可然后通过使用当液体（表面张力下面的等式来计算γ升）和样品（P）的周界是已知的。

  在下面的视频中，提供了一个完整的接触角测量周期。可以看出，测量的接触角始终是动态接触角，因为样品相对于液体移动。当样品浸入液体时，记录推进的接触角，并且当样品出现时，测量后退接触角。

 动态接触角测量：

  假设如果与液滴沉积后的某个时间点的差异相比，液滴静止在固体表面上并快速达到平衡，前一段的接触角数据是非常有用的。但是，这仅适用于数据没有太大变化。例如，假设在液体和固体界面是动态的情况下，诸如涂覆或清洗的各种状态，则不能获得足够的数据。这种情况模拟（随着前进的接触角和后退接触角）动态的情况，其中液滴界面移动并且已经增加。使用个人计算机进行此分析已成为常见的做法，因此您可以轻松地捕获每秒数十帧以测量液滴（接触角）随时间变化的变化。

  下面描述测量动态接触角的方法。

  连续进行前段的接触角测量，观察随时间的变化。
  虽然在动态和静态之间没有的定义，但我们将其视为一种类型的动态接触角，时间间隔为1秒或更短。
  这也可以用于跟踪吸收和其他挥发性情况。

  通过使与液体表面接触的液滴膨胀并且增加和减小液滴的尺寸，当前进和后退（前进接触角和后退接触角）时测量接触角。   

  通过扩展/收缩方法，还存在固体表面的不均匀性大的缺点，例如界面处的粘滑性，其通常导致不太平滑曲线的数据。因此，重要的是进行重复测量以完全掌握这些运动。

  倾斜固体表面，以便在滑动时测量表面上的液滴。