接触角法测表面清洁度的原理
接触角法是一种测量表面清洁度的技术，它是利用表面润湿性能差异来评估表面清洁度的方法。本文将分步骤阐述接触角法的测量原理。
第一步：了解接触角的定义
接触角，是指液滴与固体表面接触时，在接触点处所呈现的角度。液体与固体表面接触时的角度大小反映了表面的润湿性能。接触角越小，液体与固体表面的接触面积就越大，表明该表面具有良好的润湿性。相反，接触角越大，表明表面润湿性能越差。
第二步：准备接触角测量装置
接触角测量装置包括液体滴定器、相机、电子秤等设备。液体滴定器用来将滴定量的液体滴在待测表面上，相机用来拍摄液体在表面上的形态，电子秤用来测量液体的质量，以计算出表面的接触角。
第三步：滴定液体并拍摄照片
在准备好测量装置后，将液体滴在待测表面上，并迅速拍摄液体在表面上的照片。液体与表面接触后，形成三相接触线。接触线的形态在拍摄照片中可以清晰地看到。由于三相界面的张力相互作用，液体在表面上按照一定规律分布，形成接触角。
第四步：计算接触角
通过分析液体在表面上的分布，可以计算出接触角。其中，液体表面张力、固体表面自由能和液体表面自由能是影响接触角大小的重要因素。计算过程中需要考虑这三个因素的影响，确定最终的接触角数值。
综上所述，接触角法是一种利用接触角来测量表面清洁度的方法。利用该方法可以快速准确地评估表面的润湿性能，从而判断表面清洁度是否符合标准。在工业生产中，接触角法被广泛应用于表面处理、清洗质量的判断等领域。
实验8接触角法测定固体的表面润湿性 仪器和药品 仪器：SL-200B标准型光学接触角测定仪（示意图见图1） 药品：去离子水；玻璃片；有机玻璃片；细砂纸 图1. 接触角测定仪示意图 实验步骤 1、测试前，需要按图1熟悉仪器的各个部件，并拧开镜头盖，放在仪器底板上。 2、测试前，将接触角测定仪的三个平面调整好水平位置。具体为： （1）将水泡放于接触角测定仪的底座上，通过调整接触角测定仪主机四个垫脚的螺丝，使水泡处于中间位置，校正仪器主机水平。（已校好，勿动！） （2）将水泡放于样品台上，通过调整样品台下面的二维校正螺丝，使水泡处于中间位置。（已校好，勿动！） （3）方法同上，校正镜头水平。 3、若进样针内已有去离子水，且内无气泡，可直接使用。检查进样针左侧的白色塑料螺丝， 是否把针体固定（不要拧太紧，以防断裂！）；检查进样针顶部的白色塑料螺丝，将进样针杆固定。 4、若进样针内去离子水不多，需重新吸入去离子水。将进样针的左侧两个螺丝和顶部螺丝 拧松，从左侧小心取出进样针。将干净的进样器在测试液体（去离子水）中反复多次抽拉，以排出进样器中的空气。抽拉进样器要轻缓，以免造成拉杆弯折。针头不能触碰容器边缘或底部，避免针头弯曲。取样之后用滤纸吸除针头周围的液体。逆时针旋转进样针右侧的银色进样泵，使2个黑色凹槽间的距离与进样针匹配，然后用刚才拧下的三个螺丝，将进样针固定到黑色固定架上。 5、插入程序专用U盘，双击电脑桌面上的“动静态接触角、表面自由能接触角分析系统” 图标，出现图2界面。点击“测试向导”，出现图3界面。选择“普通接触角”，“下一步”，出现图4界面。
图2 图3 图4 6、在图4界面中选择下拉菜单中的“uEye capture device 1”,并调节仪器主机左前方的 “光源调节钮”，如果进样针位置适当，可观察到屏幕上针头的黑色影像（图5）。点击“下一步”。出现图6界面。
所谓接触角是指在一固体水平平面上滴一液滴，固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所成的角。 接触角测量仪，主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，该仪器能测量各种液体对各种材料的接触角。该仪器对石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产有非常重要的作用。 接触角测量仪的工作原理： 用接触角测量仪本身附带的注射器针头将一滴待测液体滴在基质上。液滴会贴附在基质表面上并投射出一个阴影。投影屏幕千分计会使用光学放大作用将影像投射到屏幕上以进行测量。 这个投影屏幕千分计带有一个可调式标本夹，能够在垂直方向或轴向上对准图像；通过滑动屏幕可在水平方向上调整图像。锁定旋钮可将投影液滴固定在位。若要读取液滴角度，您需要找准从图像拐角接触点到图像Zgao点之间的切线；请用专门校准的分度器标尺测量角度。 接触角测量仪的测量原理：
接触角测量仪原理是固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲。否则，液面将出现弯曲现象。因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角。 其实有点类似于液滴高度/宽度法测量，运用圆方程式来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。由于此方法假定了液滴(截面)的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大；在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。 接触角常用的测定方法： 测定接触角的方法有多种，但可分为二类。一类是直接法、即直接测量接触角的大小；另一类是间接法、即通过其它物理量的测定以及该物理量与接触角之间的定量关系来计算出接触角的大小。常用测定物理量是长度及质量。第—类方法精度由测角器所决定；第二类则不但由测定长度或质量的仪器精度，而且还由它们间的定量关系式的准确度所决定。1、长度测量法 直接法测口往往要先确定切线的位置，要做到准确就比较因难。采用长度测量法便能避免之。例如将液滴滴在固体表面上并拍下照片，只要测定液摘与平面接触面的半径和其高度。 2、直接测量法 这是广泛使用的方法，它是将掖滴直接滴在固体表面上或者在固--液界面上吹入一小气泡，直接或先拍下照片后再用量角器定接触角。如果固体是板条则可用斜板法测定：将试样板浸入液体中，侵慢使板倾斜至板面一边的液体呈水平，插入液体部分的板面与液面所成的角即为接触角。用测角器读取口的方法可得到精度为土1度。 3、重量测量法
清洁度的测定方法 清洁度测定方法对过程控制、品质保证和失效分析非常重要，是概括用于获得有关测定主体如各种机械设备、电子零件等清洁度数据的详细过程。 检测清洁度时对取样有要求，取样的基本要求决定于样品的数量和取样位置。零件体积越大、表面积越大、清洁度偏低，则样品数量相应减少。应该从生产中随机抽取零件，并且采样过程和后面的检查过程中不能造成零件的污染。 检测清洁度时，一要环境清洁，其清洁程度应与检测的要求相适应；二要检测人员的衣帽和双手清洁；三要所用器具也必须清洁。 目前，在我国航空航天部、机械部、铁道部等已报批核准的行业标准及具体要求的是最常用的配对称重法。我司所引进的全套设备就是重量法的成套检测装置。 清洁度的测定方法很多，主要有如下几种： * 目视检查法 目视检查法即由人工直接用眼睛在显微镜下对零件可以看到的外表面或内腔表面进行检查。调节显微镜的照明亮度和放大倍数，人工可以判断污染颗粒是金属、非金属、或纤维以及尺寸大小。目测法可以检查残留在零件表面的比较大而明显的颗粒、斑点、锈斑等污染，但检查的结果与人为的因素关系很大。 * 称重法 称重法是工业生产和试验中最常用的清洁度测定方法。其测定原理是将一定数量的试样在一定的条件下进行清洗，然后将清洗的液体通过滤膜充分过滤，污物被收集在经过干燥的滤膜表面，将滤膜再次充分干燥，根据分析天平称出过滤清洗前后干燥的滤膜质量，计算其增加值即为试样品上的固体颗粒污染物的质量。 * 接触角法 所谓接触角，就是液体在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。对固体和液体之间形成的接触角的测量，是在表面处理及聚合体表面分析等众多类似领域广为知晓的分析技术，是对多个单位的单层变化十分敏感的表面分析技术。测量液滴在固体表面的接触角来评估表面的可湿润特性。如果液滴可湿润表面，则接触角小，反之液滴不能湿润表面，而在表面倾向于形成圆珠或气泡，则接触角大。这就是“水膜残迹”测试的原理。接触角大，表示表面被憎水性的污物（油 / 脂等）污染，反之，接触角小，液滴破裂或摊薄，表示该表面清洁。这种测试方法受人为因素影响也很大，而且这种方法对非常轻小或分散的污物不易识别。尤其是有些特殊材料（如 PTFE 塑料）即使表面很清洁，对大多数液体的接触角也很大。所以，接触角法不适合对某些关键重要的表面清洁度测试。 * 荧光发光法 在许多情况下，可以利用紫外线来检测零件表面的清洁度。在紫外线的照射下，表面的污染物颗粒会发出荧光。因为紫外线的能量被污物吸收，污物颗粒电子被激化并跃进到高能级的电子层，处于高能级的不稳定的电子随即会返回原低能级电子层，在此过程中原来吸收的能量以发热发光的形式释放出来——荧光。这种激活释放的频率达每秒几千次，所以在紫外线下的荧光不是闪烁的而是持续稳定的，根据发荧光即可目测污物在零件表面的位置，荧光强度也是可以应用信号检测仪器测定从而表示表面被污染的程度。但如果要识别污染物的成分等特性，必须借助其他分析法。 * 颗粒尺寸数量法 这是一种零件清洁度测定的新方法。其基本原理是根据被检测的表面与污染物颗粒具有不同的光吸收或散射率。其测试方法是，将一定数量的零件在一定的条件下清洗，将清洗液通过的滤膜充分过滤，污物被收集在滤膜表面，然后将滤膜干燥，用显微镜（最佳设备是具有拍摄功能的图像识别和分析设备）在光照射下检测，按颗粒尺寸和数量统计污物颗粒，即可得到所测物体零件的固体颗粒污染物结果。这是一种适合精密清洗定量化的清洁度检测方法，尤其使用于检测微小颗粒和带色杂质颗粒。但是如果滤膜是白色的，那么对白色污物和气泡的识别就有可能引起误判。
光学接触角测试原理 一、引言 光学接触角测试是一种常见的表面测量技术，可以用于评估液体与固 体表面之间的亲疏性。该技术可以在不破坏样品的情况下，快速、准 确地测量接触角，并提供有关样品表面特性的有用信息。本文将介绍 光学接触角测试的原理。 二、接触角定义 接触角是指液滴与固体表面之间形成的夹角。它由三个部分组成：液 滴边缘与固体表面之间形成的夹角、液滴内部与水平面之间形成的夹 角以及液滴内部与固体表面之间形成的夹角。其中最重要的是第一个 夹角，也称为接触角。 三、接触角测量方法 1.静态法：静态法通过拍摄样品上液滴图像来测量接触角。该方法需要在恒定温度和湿度下进行，以确保实验结果准确可靠。 2.动态法：动态法通过记录液滴在固体表面上移动的过程来计算接触角。该方法可以用于评估具有不同粘度和流动性质的液体的表面亲疏性。 四、光学接触角测试原理 光学接触角测试是一种非接触式的测量方法，它利用了固体表面和液
体之间反射和折射光线的差异。在这种测试中，使用一个高分辨率摄 像机记录液滴与固体表面之间的图像，并通过计算机软件对图像进行 分析，以确定接触角。 具体来说，该方法利用了菲涅尔反射和透射现象。当光线从空气中穿 过液滴并达到固体表面时，它会发生反射和透射。反射光线将从固体 表面反弹回来，并形成一个倒影。透射光线将穿过液滴并继续向下传播，但由于它们通过了液滴和固体表面之间的界面，因此它们会发生 折射。这些反射和折射现象产生了一个明暗交替的图案，称为牛顿环。 牛顿环是一种由圆环组成的图案，在圆心处存在一个明亮的区域。该 区域对应于液滴与固体表面之间形成的夹角处。通过测量该区域的直 径和半径，可以计算出接触角。 五、光学接触角测试优点 1.非接触式测量：相比传统的接触角测量方法，光学接触角测试无需将液滴放置在固体表面上，因此不会对样品造成损害。 2.高精度：该方法可以提供高精度的接触角测量结果，并且可以用于评估具有不同粘度和流动性质的液体。 3.快速：光学接触角测试可以在短时间内完成，因此适用于大批量样品的测试。 六、总结
接触角计定义： 专业用于测量固体表面自由能的专业测量/测定仪器，通过白金板法、悬滴法、插板法等原理，实现精确固体表面自由能的表现之一接触角值的测量。同时，利用软件技术，可能测得动态接触角值，如前进角/后退角、倾斜角、滚动角等以及随时间变化的接触角测试等。 接触角计测试基本原理 接触角计因为测试技术不同，我们通常能够找到多种方法测试接触角。而应用这些接触角测试技术，我们的生产厂就能够生产出各种原理的接触角计。 1、影像分析法(角测量仪Goniometry)接触角计： 影像分析法是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法。作为影像分析法的仪器，其基本组成部分不外乎光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统。最简单的一个影像分析法可以不含图像采购系统，而通过镜头里的十字形校正线去直接相切于镜头里观察到的接触角得到。 作为动态接触角测试系统的应用，如我们测试前进角θA和后退角θR时，我们可以通过控制进样量来实现，如我们想测前进角θA，我们就可以增加液体量；如我们想测后退角θR时，我们可以减少液体量。当然，我们也可以让样品台倾斜，直接测得倾斜角，而此时，我们必须使用高速相机进行图像采集。 标准的影像分析系统会采用CCD摄像和图像采集系统，同时，通过软件分析接触角值。 影像分析法接触角计的优点 影像分析法接触角计可使用环境远高于力测量法，我们可以容易测得各种外形品的接触角值。而力测量法接触角计对于材质的均匀度以及平整性均有较高的要求。我们更可以用于测试高温条件下的样品的表面张力值，如融化后的聚合物。这就是影像分析法接触角计的优点，不过影像分析法接触角计的缺点也很明显。 影像分析法接触角计的缺点 (1)影像分析法接触角计的主要缺陷在于人为误差较大。 这种缺陷主要是由于：第一、接触角切线的再现能力较差，主要是因为使用者的人为判断误差所致；第二、水平线的确认较困难，而水平线的高低不同，导致的结果也会有较大误差。 以上缺陷作为弥补办法，SL系列接触角计采用软件全自动分析方法计算接触角值。但这种方法也会受限于测试区域内是否有杂点。同时，SL系列接触角计采用高精度升降台，控制样品台水平线与软件水平线的一致，以硬件方式提升水平线的识别能力。但是，这种硬件校正水平线也会因样品不同，有时也会存在水平线无法观察到的现象。 (2)影像分析法接触角计在前进后退角测试过程中，样品进样过程的重复性较差。 液滴移转过程中，我们通常会这次进样多，这次进样少，而这样的量的变化同样会导致接触角测量值的变化。相对于力测量法测试动态接触角而言，这种缺陷是非常明显的。 (3)影像分析法接触角计无法准确测试纤维接触角和粉体接触角值 2、插板法接触角计： 也称倾板法接触角计，其原理是固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲。如下图B所示。否则，液面将出现如图A或C所示的弯曲现象。因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角。斜板法避免了作切线的困难，提高了测量的精度，但突出的缺点是液体用量较多。这在许多情况下妨碍了它
实验项目：用接触角测量仪测量材料表面的接触角 一．实验目的： 1．认识和掌握接触角测量仪测量材料表面的接触角的基本原理 2．熟悉接触角测量仪JC2000D1的操作技术 二．实验容： 1．掌握JC2000D1型接触角测量仪的工作原理和操作步骤 2．测量几种材料的表面接触角 三．实验仪器，设备及材料 设备JC2000D1型接触角测量仪，蒸馏水，解玻片，食盐水，样品木板几个 四．基本原理概述 1．接触角定义及应用 当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面力的存在而呈圆球状。但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴部的聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，接触角通俗地说，就是液滴在固体表面自然形成的半圆形态相对于固体平面的外切线，如图1所示。 接触角的应用非常广泛，甚至可以说涉及到身边的每个细节，我们希望汽车玻璃上不沾雨水，但反之我们希望汽车钢板上的油漆永不脱落。其他比如农药和蔬菜叶面；涂料和外墙面，绝缘材料，纳米材料表面化改性等等，从教学科研工农业生产到日常生活。 图1 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面力在水平方向上的分力之和应等于零，即 γ S/A =γ S/L +γ L/A cosθ (1) 式中γ S/A 、γ L/A 、γ S/L 分别为固-气、液-气和固-液界面力；θ为液体与固体间 的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角（contact angle），θ在0°?180°之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90°可
接触角原理 接触角原理是表征液体在固体表面上接触时的角度变化的物理现象。在实际应用中， 接触角常常被用来表征固体表面的亲水性或疏水性，以及液体在固体表面的吸附能力。 接触角的定义为液滴与固体表面所形成的夹角，即液面与固液界面所形成的夹角，液 体与固体接触面积越小，接触角越大，反之亦然。接触角既受固体表面特性的影响，也受 液体表面张力的影响。 一般来说，当液体对固体表面具有一定的亲水性时，形成的接触角较小（小于90度），这种情况下，液滴能够充分地展开在固体表面上，表现出润湿性。而当液体对固体表面具 有较强的疏水性时，形成的接触角较大（大于90度），液滴则不能很好地展开在固体表面上，表现出不良润湿性。 液体在固体表面上的接触行为不仅与固体和液体表面的物化特性有关，同时也受到气 体相的影响。在实际情况中，绝大多数液体表面都存在一层氧化层或异物层，如果液体不 与空气接触，接触角就会受到影响。 接触角的测定方法有很多种，主要包括静态接触角法、动态接触角法和气泡法。静态 接触角法是一种基于光学或成像系统的方法，可以直接测量液滴和固体表面形成的接触角；动态接触角法则是通过在实验过程中改变液滴与固体表面的接触情况，从而测量接触角变 化的方法。气泡法则是通过测量气泡在液体和固体界面上升降的时间，从而计算出接触角 的方法。除了上述应用领域，接触角原理在生物学、环境科学和食品工业等领域也有着广 泛的应用。 在生物学中，接触角原理被用于解释液体和生物界面之间的相互作用，并被应用于诊 断医学领域的生物膜研究。在组织工程中，接触角原理也被用于控制生物材料的表面性能，以提高生物材料的可控性和生物相容性。糖皮质植入的成功率与材料表面的润湿性密切相关。 在环境科学中，接触角被用于测量水的表面张力和疏水性，从而预测污染物在自然环 境中的行为。在水污染控制和治理中，诸如油膜吸附、废水处理，水中有毒有害物质的检 测和去除，也都需要利用接触角原理。 在食品工业中，接触角原理被应用于测量食品和包装材料的表面润湿性，以便更好地 控制包装材料与食品接触后的润湿性和控制拉伸或撕裂的强度。接触角还被用于研究液体 在食品内部的渗透和扩散过程，有助于设计出更合适的产品加工方法和工艺。 需要注意的是，接触角原理虽然在以上行业和领域中得到广泛应用，但在实际应用过 程中，由于各种条件的影响，接触角的测定值可能存在一定的误差和不确定性。在具体应 用中需要结合实际情况和需求，采用合适的方法和技术手段，进行准确测定和分析。
亲水性的测量方法——接触角的测量 【一】特点 若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ〉90，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。至于是否液体能进入毛细管，这个还与具体液体有关，并非所有液体在较大夹角下完全不进入毛细管。润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式（Young Equation）: 由它可以预测如下几种润湿情况： 1）当θ=0，完全润湿； 2）当θ﹤90°，部分润湿或润湿； 3）当θ=90°，是润湿与否的分界线； 4）当θ﹥90°，不润湿； 5）当θ=180°，完全不润湿。 毛细现象中液体上升、 下降高度h。h的正负表示上升或下降。 浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。 上升高度h=2*表面张力系数/（液体密度*重力加速度g*液面半径R）。 上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/（液体密度*重力加速度g*毛细管半径r）。 润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。 【二】测试方法编辑 接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法;其二为称重法.后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪.但目前应用最广泛,测值最直接与准确的还是外形图像分析方法. 外形图像分析法的原理为,将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来. 计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分,然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。 纸张的接触角测量可参照Tappi T 558执行。 烟用纸张的接触角可参照我国制烟行业的行业标准YC/T 424-2011“烟用纸表面润湿性能的测定接触角法”执行。
接触角的应用及原理 一、接触角的定义 接触角是指不同物质之间的接触边界形成的夹角。它是描述液体与固体或液体 与气体之间相互影响的重要参数。 二、接触角的测量方法 接触角可以通过多种方法进行测量，包括传统的光学方法、接触角仪、联系角 测量仪等。其中，接触角仪是一种常用且准确度较高的测量方法。 三、接触角的原理 接触角的大小取决于液体与固体表面之间的相互作用力。根据表面张力理论， 当液体与固体的相互作用力较强时，接触角较小；反之，当相互作用力较弱时，接触角较大。 四、接触角的应用 接触角在许多领域中都有重要的应用价值，下面将分别介绍几个应用案例。 1. 涂料领域 在涂料领域，接触角被广泛用于评估涂料的涂覆性能和涂膜的附着力。通过测 量涂料在固体表面形成的接触角，可以判断涂料与基材之间的相互作用力，从而优化涂料的配方和改善涂覆效果。 2. 表面活性剂研究 表面活性剂是一种可以降低液体表面张力的物质，广泛应用于洗涤剂、乳化剂 等产品中。接触角可以用于评估表面活性剂的效果和测量其临界胶束浓度等参数，从而优化表面活性剂的配方和应用。 3. 超疏水材料 超疏水材料具有极高的接触角，使得其表面可以抵抗水和其他液体的附着。这 种材料在防水涂层、自洁表面等领域有广泛的应用。通过控制材料表面的微观结构，可以实现超疏水材料的制备。
4. 界面现象研究 接触角可以用于研究液体在固体表面的行为。例如，在纳米颗粒的研究中，接触角可以被用于评估颗粒的分散性和稳定性。此外，接触角还可以用于评估液体在多孔介质中的渗透性和分布情况等。 5. 医疗器械 接触角在医疗器械领域中也有重要应用。例如，通过测量接触角可以评估植入材料的表面性质，从而研究其与生物组织之间的相互作用。这对于设计和改进医疗器械具有重要意义。 五、总结 接触角是描述液体与固体或液体与气体之间相互作用的重要参数，它的应用范围十分广泛。通过测量接触角，可以评估液体与固体之间的相互作用力，并优化材料性质和改进产品性能。随着科技的不断发展，接触角的研究将在更多的领域得到应用和拓展。
光学接触角测试原理 光学接触角测试是一种常用的表面测量方法，该测试方法可用于研究不同材料之间的亲水性和疏水性。在光学接触角测试中，主要通过测量液滴在不同材料表面上的展开角度来确定表面性质，其中，液滴与材料表面的接触点称为接触线。本文将详细介绍光学接触角测试的原理及如何进行测试。 一、光学接触角测试原理 在光学接触角测试中，通过测量液滴在固体材料表面上的展开角度，来评估材料表面的亲水性和疏水性。展开角度是指液滴表面与材料表面之间的夹角，一般用静态接触角的方式来测量。 在测量实验中，液滴表面会存在表面张力的作用，该力作用使得液滴表面呈现出凸起状态。表面张力的大小由液滴的组成物质和表面形态决定。此外，液滴在材料表面上的展开角度是由液滴的表面张力和材料表面张力之间的平衡相互作用影响的。当且仅当液滴表面张力和材料表面张力相等时，液滴才能在材料表面上形成平衡状态，此时的展开角度即为静态接触角。
反映材料表面性质的静态接触角可以通过透射率仪或接触角计来测量。其中，接触角计是一种基于重力平衡原理的设备，通过调整倾斜平衡台的角度，使液滴与材料表面呈现出一个完整的圆形，从而测量液滴表面和材料表面之间的接触角度，从而得到静态接触角。透射率仪则通过光学转换原理测量接触角度，该设备的原理更为复杂，需要更高的技术水平。不过，无论采用何种设备进行测量，静态接触角都是表面测量的一项重要指标。 二、光学接触角测试方法 光学接触角测试方法可用于研究不同材料的亲水性和疏水性，同时也可评估表面处理技术在改变固体表面性质方面的效果，以下是测量方法的具体步骤： 1.准备试件和液体：首先准备需要测试的固体试件和液体，试件应保持干燥和清洁，液体应滴在试件表面上形成直径约在1-5毫米之间的液滴。 2.测量静态展开角：静态接触角可通过上述提到的接触角计或透射率仪进行测量。
接触角测量仪原理 接触角测量仪是一种用于测量液体在固体表面上的接触角的仪器。接触角是指 液体与固体表面接触时所形成的角度，它可以反映出固体表面的亲水性或疏水性。接触角测量仪的原理主要基于Young方程和Young-Dupré方程。 Young方程描述了液体在固体表面上的接触角与液体表面张力之间的关系。它 的数学表达式为cosθ = (γsv γsl) / γlv，其中θ表示接触角，γsv表示固体与气 体表面张力，γsl表示固体与液体表面张力，γlv表示液体与气体表面张力。根据Young方程，当γsv > γsl + γlv时，液体与固体的接触角为锐角；当γsv < γsl + γlv时，液体与固体的接触角为钝角。 Young-Dupré方程则描述了固体表面上的接触角与固体表面自由能之间的关系。它的数学表达式为cosθ = 1 + (γlv γls) / γls，其中θ表示接触角，γlv表示液体与气体表面张力，γls表示液体与固体表面张力。根据Young-Dupré方程，当γlv > γls时，固体表面呈现亲水性；当γlv < γls时，固体表面呈现疏水性。 接触角测量仪利用这些原理，通过测量固体表面上液体的接触角来判断固体表 面的亲水性或疏水性。其测量原理主要包括光学测量法、重力法、压力法和动态法等。 光学测量法是通过测量液滴在固体表面上的形态和光学特性来计算接触角。这 种方法通常使用高分辨率相机或显微镜来观察液滴形态，并通过图像处理软件来计算接触角。 重力法是通过改变液滴的重力来测量接触角。通过调整固体表面的倾斜角度或 旋转固体表面，使液滴受到重力影响而变形，从而测量接触角。 压力法是通过测量液滴在固体表面上的压力分布来计算接触角。这种方法通常 使用压力传感器来测量液滴对固体表面的压力分布，并通过数学模型计算接触角。
粉体接触角测定仪的原理及应用 接触角是指在气、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。 科研级接触角测量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。 应用 接触角测量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（Surfacefreeenergy），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。 仪器原理： 接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、采集系统、分析软件五大部分组成，设备采用光学成像的原理。 光源采用密集LED冷光设计，发光均匀，图像清洗，寿命长； 注射单元采用高精度注射泵进液，由软件定量定速控制，滴液稳定，精度高达0.01微升； 样品台采用三维手动精调平台，操作灵活，定位准确，样品台可根据实际样品尺寸定制； 采集系统采用黑白进口CCD相机，拍摄稳定，图像清晰，真实可靠，镜头采用德国工业级进口配置，0.7-4.5倍放大可调，成像无畸形失真； 分析软件功能强大，具备一键式全自动拟合能力，具备自动拟合方法，满足各种液滴形态的拟合。
液-固界面接触角的测量实验报告 一、实验目的 1. 了解液体在固体外表的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面力测量仪测定接触角和外表力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体外表上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在外表上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体外表铺展开来，或以与固体外表成一定接触角的液滴存在，如图2所示。 图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的Young方程，即
γSG - γSL = γLG ·cos θ(1) 式中γSG ，γLG ，γSL 分别为固-气、液-气和固-液界面力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o -180o 之间。接触角是反响物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是： 粘附润湿W a =γSG -γSL +γLG ≥0(2) 铺展润湿 S=γSG -γSL -γLG ≥0 (3) 式中W a ，S 分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 假设将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果： W a =γSG +γLG －γSL =γLG (1+cos θ)(4) S =γSG -γSL -γLG =γLG (cos θ-1) (5) 以上方程说明，只要测定了液体的外表力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ＝90°作为润湿与否的界限，当θ＞90°，称为不润湿，当θ＜90°时，称为润湿，θ越小润湿性能越好；当θ角等于零时，液体在固体外表上铺展，固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体外表润湿性的重要参数之一，由它可了解液体在一定固体外表的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面有广泛的应用。 决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体外表的粗糙程度、不均匀性的影响，外表污染等。原则上说，极性固体易为极性液体所润湿，而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一
清洁度的测定方法 清洁度检测 清洁度测定方法对过程控制、品质保证和失效分析非常重要,是概括用于获得有关测定主体如各种机械设备、电子零件等清洁度数据的详细过程. 检测清洁度时对取样有要求,取样的基本要求决定于样品的数量和取样位置.零件体积越大、表面积越大、清洁度偏低,则样品数量相应减少.应该从生产中随机抽取零件,并且采样过程和后面的检查过程中不能造成零件的污染. 典型污染物类型 检测清洁度时,一要环境清洁,其清洁程度应与检测的要求相适应;二要检测人员的衣帽和双手清洁;三要所用器具也必须清洁. 清洁度的测定方法 清洁度的测定方法很多,分成油污污染物和颗粒物污染物2大类测试,主要有如下几种：* 目视检查法 目视检查法即由人工直接用眼睛在显微镜下对零件可以看到的外表面或内腔表面进行检查.调节显微镜的照明亮度和放大倍数,人工可以判断污染颗粒是金属、非金属、或纤维以与尺寸大小.目测法可以检查残留在零件表面的比较大而明显的颗粒、斑点、锈斑等污染,但检查的结果与人为的因素关系很大. * 接触角法<也叫水滴角法>-------测油脂类污染物 所谓接触角,就是液体在固体表面形成热力学平衡时所持有的角.对固体和液体之间形成的接触角的测量,是在表面处理与聚合体表面分析等众多类似领域广为知晓的分析技术,是对多个单位的单层变化十分敏感的表面分析技术.测量液滴在固体表面的接触角来评估表面的可湿润特性.如果液滴可湿润表面,则接触角小,反之液滴不能湿润表面,而在表面倾向于形成圆珠或气泡,则接触角大.这就是"水膜残迹〞测试的原理.接触角大,表示表面被憎水性的污物<油/脂等>污染,反之, 接触角小,液滴破裂或摊薄,表示该表面清洁.这种测试方法受