接觸角測量?jì)x應用于超疏水材料的接觸角測量

　　接觸角測量?jì)x常用來(lái)測液體的接觸角，今天我們來(lái)講接觸角測量?jì)x對超疏水材料的測量，超疏水表面指難以被水潤濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團聚在一起。測量液滴和材料的接觸角是評價(jià)材料表面潤濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至會(huì )大于150°。為了全面的評價(jià)超疏水材料的潤濕性，在實(shí)驗中有必要測量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動(dòng)角等動(dòng)態(tài)過(guò)程。

 

　　使用光學(xué)接觸角測量?jì)x測量接觸角首先需要將液滴轉移到材料表面，但是由于材料的超疏水特性，液滴總是粘附在注射針的頂端，很難轉移到材料表面。如果過(guò)分增大液滴的體積，利用重量把液滴轉移下來(lái)，過(guò)大的液滴會(huì )增加準確測量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規范的實(shí)驗操作。非接觸式注液是目前解決這個(gè)問(wèn)題的好方法。

 

　　非接觸式注液是指通過(guò)注射器上的噴嘴，利用注射泵的脈沖推射液滴，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式*避免了液滴在注射針針頭上的粘附，*解決了液滴轉移的問(wèn)題。

 

　　在液體轉移到材料表面之后，儀器會(huì )自動(dòng)拍下一張清晰的照片。為了準確的計算液滴的接觸角，我們建議使用Laplace-Young算法。因為在超疏水材料上的液滴接觸角很大，呈現很好的軸對稱(chēng)性，在諸多接觸角計算的模型中，Laplace-Young算法全面考慮到重力、密度等因素對液滴形狀的影響，所以它是最準確的測量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計算方法。

 

　　為了全面的評價(jià)超疏水材料的潤濕性，除了測量液滴在在水平的材料表面上的接觸角之外，我們往往還要測量液滴在材料傾斜表面上的前進(jìn)角、后退角、和滾動(dòng)角。使用自動(dòng)傾斜臺可以方便的完成這種測量。這里需要注意到液滴處于傾斜表面上在重力作用下已經(jīng)不再對稱(chēng)，所以L(fǎng)aplace-Young法一般不再適用，此時(shí)需要使用能夠對液滴表面分段擬合計算的一些專(zhuān)用方法，例如Truedrop算法。

 

　　如果儀器沒(méi)有配置自動(dòng)傾斜臺，那么可以考慮使用注液-吸液法測量前進(jìn)角和后退角。在注液和吸液過(guò)程中注射針可能會(huì )偏離液滴的中心，這時(shí)如果注射針架可以在X/Y/Z三軸精密移動(dòng)，將會(huì )方便的調整注射針的位置，使得注射針對液滴形狀的影響降到最小，能夠較為準確的測量前進(jìn)角和后退角的數值。

 

　　最后在進(jìn)行數據分析的時(shí)候，接觸角的數值變化往往和三相接觸點(diǎn)位置的變化緊密相關(guān)。所以在動(dòng)態(tài)數據圖表上同時(shí)顯示接觸角的變化曲線(xiàn)和三相接觸點(diǎn)位置的變化曲線(xiàn)。這樣才能完整準確的描述前進(jìn)角和后退角的形成及變化過(guò)程。