接触角的测定

光学接触角测量仪器（亦称水滴角测量仪）被广泛用于表界面研究的科研、开发和质量控制.可以帮助您轻松准确地表征您所需了解的表面情况，从而节省您宝贵的时间和经费.从领先的研究到快速精准的质量控制，Attension光学接触角测量仪系列产品使这些应用简单可行.系列产品的多功能性，能满足您需要的所有产品特性.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.第一类方法精度由测角器所決定;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決定.1、长度测量法.直接法测口往往要先确定切线的位置，要做到准确就比较困难.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，它是将液滴所成的角即为接触角.用测角器读取的方法可得到精度为土1度.3、重量测量法.它是利用测定表面张力的平板法来，上述都是测量固体平面值的方法，对于固体粉末，先将固体粉末压制成一多孔塞，测定将液体压入〔不润湿固体粉未)或者压出(润湿固体粉末)所需的压力，就可计算出拒水织物作为功能纺织品的一个大类，在日常生活中的应用越来越多，因而进一步提高对其拒水性能检测的准确性、重现性和快速性变得尤其重要.采用接触角表征织物拒水性能更准确，在液滴接触角测量方法中，常用的是量高法和量角法.实际测试中发现，这2种方法測量的结果有比较大的误差，但产生误差的原因至今不详.接触角测量时需注意什么？1、液滴量在2-5微升之间，大多会受重力影响导致水滴变形，太少液滴无法滴落下来，导致不能接液进行测试.2、光源明暗度需根据实际操作情况调节，太亮会导致液滴外轮廓不清晰，太暗则导致液滴变大或才周围太多黑点，影响测试数据的准确性.3、基线位置，原则上是自动找出基线进行测试.特殊情况无法识别出基线的，需要操作人员手动找寻基线.4、任何一台仪器都不是完美的，只能大限度的保证测试数据接触真实的角度，仪器本身的能力和测量的方法都会影响接触角数据，特别是疏水和亲水性强的材料测试数据.。

接触角的测定实验报告思考题思考题：请简要解释接触角的概念是什么？接触角是指液体与固体之间界面上形成的一个角度，它表示了液体在固体表面上展开的能力。

接触角的大小取决于液体和固体之间的相互作用力，以及表面张力等因素。

在实验中，我们使用哪些方法来测定接触角？这些方法各有什么优缺点？常见的测定接触角的方法有：直接测量法：通过直接测量液体滴在固体表面形成的三相交界线的角度。

优点是简单易行，可以得到准确的接触角值。

缺点是对于不透明的固体或粘稠的液体较难应用。

静滴法：将液体滴在固体表面，在平衡状态下测量液滴的形状并计算接触角。

优点是可适用于不同类型的液体和固体，并且测量过程相对简单。

缺点是需要等待一段时间使液滴达到平衡状态。

斜滴法：将液体放置在斜面上，通过测量液滴的形状来计算接触角。

优点是测量过程简单，可以避免液滴在竖直方向的重力影响。

缺点是需要使用斜面装置，并且对于粘度较高的液体可能不适用。

实验中可能会影响接触角测定结果的因素有哪些？如何减小这些误差？影响接触角测定结果的因素包括：表面污染：固体表面的污染物、灰尘或化学物质可能会改变液滴的形状，从而影响接触角测量结果。

应保持实验环境干净，并清洁固体表面。

液滴形状的不规则性：液滴的不均匀性或不规则形状可能导致接触角的测量不准确。

应选择合适大小和形状的液滴，并确保液滴均匀地附着在固体表面上。

温度影响：温度的变化可能会影响液体的表面张力和黏度，从而影响接触角的测量结果。

应控制实验温度，并进行温度校正。

人为误差：操作者的技术水平和主观判断可能引入误差。

应进行多次测量并取平均值，同时注意操作的一致性。

为减小这些误差，可以采取清洁固体表面，避免表面污染。

使用精密仪器和辅助设备来获得准确的液滴形状和角度测量。

控制实验温度，并进行温度校正。

进行多次测量并取平均值，以减小人为误差的影响。

接触角的测定在哪些领域中有重要应用？请举例说明。

接触角的测定在许多领域中具有重要应用，例如：材料科学：用于评估材料表面的润湿性能和液体与固体界面相互作用的性质。

接触角与粘附功的测定目的1.理解接触角与粘附功的定义与测量方法。

2.测量液滴与固体接触时的接触角，并通过接触角，求出润湿物体的粘附功。

3.熟悉并掌握JC2000A 静滴接触角/界面张力测量仪的用法。

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。

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此自由能降低的多少来衡量。

液滴角度测量法是测量接触角的最常用的方法之一。

它是在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小。

为此，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量，这类方法都无法避免人为作切线的误差。

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，固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。

接触角：液滴在固体表面上润湿或铺展，在润湿周线上任意一点做液面的切线，此切线与固体表面的夹角，称为接触角。

粘附功：不同凝聚相相接触时，相间分子有相互作用力，将两相分离就要做功，这种功称为粘附功。

粘附功是以单位接触面积来表示的。

粘附功的测量：正如表面张力测量一样，可用下式表示Aa=σ1+σ2-σ12（1）利用接触角与表面张力的定义，液体的铺展条件可用下式的铺展系数表示f=σ1-σ12-σ2cosθ>0只有当σ1-σ12-σ2cosθ=0 (2)时铺展结束。

联立（1）、（2）两式，就可以求出润湿固体的粘附功：Aa=σ2(1+cosθ)接触角测量仪平面示意图如下这里它提供了密闭小环境，容易达到蒸发饱和状态，并能在外相液体中测试。

实验仪器与试剂JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪，与接触角测量仪相配的计算机，注射器，水，甘油，二碘甲烷，溴萘。

实验步骤1.利用JC2000A静滴接触角/界面张力测量仪测量接触角。

1.1启动：（与实验三相同）1.2 关于file.上述6个选项依次是：打开...保存为...打印...打印预览...打印设置...退出，实验中如果只采一幅图，冻结图像后，按Save As 存储图像。

液-固界里交战角的丈量真验报告之阳早格格创做一、真验手段1. 相识液体正在固体表面的潮干历程以及交战角的含意与应用.2. 掌握用JC2000C1静滴交战角/界里弛力丈量仪测定交战角战表面弛力的要领.二、真验本理潮干是自然界战死产历程中罕睹的局里.常常将固-气界里被固-液界里所与代的历程称为潮干.将液体滴正在固体表面上，由于本量分歧，有的会铺展启去，有的则粘附正在表面上成为仄凸透镜状，那种局里称为潮干效率.前者称为铺展潮干，后者称为粘附潮干.如火滴正在搞洁玻璃板上不妨爆收铺展潮干.如果液体没有粘附而脆持椭球状，则称为没有潮干.如汞滴到玻璃板上或者火滴到防火布上的情况.别的，如果是能被液体潮干的固体真足浸进液体之中，则称为浸干.上述百般典型示于图1.图1 百般典型的潮干当液体与固体交战后，体系的自由能落矮.果此，液体正在固体上潮干程度的大小可用那一历程自由能落矮的几去衡量.正在恒温恒压下，当一液滴搁置正在固体仄里上时，液滴能自动天正在固体表面铺展启去，或者以与固体表面成一定交战角的液滴存留，如图2所示.图2 交战角假定分歧的界里间力可用效率正在界里目标的界里弛力去表示，则当液滴正在固体仄里上处于仄稳位子时，那些界里弛力正在火仄目标上的分力之战应等于整，那个仄稳闭系便是出名的Young圆程，即γSG- γSL= γLG·cosθ(1)式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气战固-液界里弛力；θ是正在固、气、液三相接界处，自固体界里经液体里里到气液界里的夹角，称为交战角，正在0o-180o之间.交战角是反应物量与液体潮干性闭系的要害尺度.正在恒温恒压下，粘附潮干、铺展潮干历程爆收的热力教条件分别是：粘附潮干W a=γSG-γSL+γLG≥0(2)铺展潮干S=γSG-γSL-γLG≥0 (3)式中W a，S分别为粘附潮干、铺展潮干历程的粘附功、铺展系数.若将(1)式代进公式(2)、(3)，得到底下截止：W a=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ)(4)S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1) (5)以上圆程证明，只消测定了液体的表面弛力战交战角，即不妨估计出粘附功、铺展系数，从而不妨据此去推断百般潮干局里.还不妨瞅到，交战角的数据也能动做判别潮干情况的依据.常常把θ＝90°动做潮干与可的界限，当θ＞90°，称为没有潮干，当θ＜90°时，称为潮干，θ越小潮干本能越好；当θ角等于整时，液体正在固体表面上铺展，固体被真足潮干.交战角是表征液体正在固体表面潮干性的要害参数之一，由它可相识液体正在一定固体表面的潮干程度.交战角测定正在矿物浮选、注火采油、洗涤、印染、焊接等圆里有广大的应用.决断战效率潮干效率战交战角的果素很多.如，固体战液体的本量及纯量、增加物的效率，固体表面的细糙程度、没有匀称性的效率，表面传染等.准则上道，极性固体易为极性液体所潮干，而非极性固体易为非极性液体所潮干.玻璃是一种极性固体，故易为火所潮干.对付于一定的固体表面，正在液相中加进表面活性物量常可革新潮干本量，而且随着液体战固体表面交战时间的延少，交战角有渐渐变小趋于定值的趋势，那是由于表面活性物量正在各界里上吸附的截止.交战角的测定要领很多，根据间接测定的物理量分为四大类：角度丈量法、少度丈量法、力丈量法，透射丈量法.其中，液滴角度丈量法是最时常使用的，也是最开门见山的一类要领.它是正在仄坦的固体表面上滴一滴小液滴，间接丈量交战角的大小.为此，可用矮倍隐微镜中拆有的量角器丈量，也可将液滴图像投影到屏幕上或者拍摄图像再用量角器丈量，那类要领皆无法预防人为做切线的缺面.本真验所用的仪器JC2000C1静滴交战角/界里弛力丈量仪便可采与量角法战量下法那二种要领举止交战角的测定.三、仪器与药品仪器：JC2000C1界里弛力丈量仪，微量注射器，容量瓶，镊子，玻璃载片，涤纶薄片，散乙烯片，金属片（没有锈钢、铜等）.试剂：蒸馏火，无火乙醇，十二烷基苯磺酸钠（或者十二烷基硫酸钠）十二烷基苯磺酸钠火溶液的品量分数：0.01%，%，%，%，%，%，%，%，%四、真验真量1．观察正在载玻片上火滴的大小（体积）与所测交战角读数的闭系，找出丈量所需的最佳液滴大小.2．观察火正在分歧固体表面上的交战角.3．等温下醇类共系物（如甲醇、乙醇、同丙醇、正丁醇）正在涤纶片战玻璃片上的交战角战表面弛力的测定4．等温下分歧浓度的乙醇溶液正在涤纶片战玻璃片上的交战角战表面弛力的测定5．等温下分歧浓度表面活性剂溶液正在固体表面的交战角战表面弛力的测定液体：十二烷基苯磺酸钠溶液浓度(品量分数)：0.01%%%%%%%%%6．测浓度为%十二烷基苯磺酸钠火溶液液滴正在涤纶片战载玻片表面上交战角随时间的变更.五、真验步调(一) 交战角的测定(1) 启机.将仪器插上电源，挨启电脑，单打桌里上的JC2000C1应用步调加进主界里.面打界里左上角的活动图象按钮，那时不妨瞅到摄像头拍摄的载物台上的图象.(2)调焦.将进样器或者微量注射器牢固正在载物台上圆，安排摄像头焦距到0.7倍（测小液滴交战角时常常调到2倍～2.5倍），而后转动摄像头底座后里的旋钮安排摄像头到载物台的距离，使得图象最浑晰.(3)μμL的样品量最佳.那时不妨从活动图象中瞅到进样器下端出现一个浑晰的小液滴.(4)接样.转动载物台底座的旋钮使得载物台缓缓降下，触碰悬挂正在进样器下端的液滴后下落，使液滴留正在固体仄里上.(5)冻结图象.面打界里左上角的冻结图象按钮将绘里牢固，再面打File菜单中的Save as将图象保存正在文献夹中.接样后要正在20s（最佳10 s）内冻结图像.(6) 量角法.面打量角法按钮，加进量角法主界里，按启初键，挨启之前保存的图象.那时图象上出现一个由二曲线接叉45度组成的丈量尺，利用键盘上的Z、X、Q、A键即左、左、上、下键安排丈量尺的位子：最先使丈量尺与液滴边沿相切，而后下移丈量尺使接叉面到液滴顶端，再利用键盘上< 战> 键即左旋战左旋键转动丈量尺，使其与液滴左端相接，即得到交战角的数值.其余，也不妨使丈量尺与液滴左端相接，此时应用180°减去所睹的数值圆为精确的交战角数据，末尾供二者的仄稳值.(7)量下法.面打量下法按钮，加进量下法主界里，按启初键，挨启之前保存的图象.而后用鼠标左键逆次面打液滴的顶端战液滴的左、左二端与固体表面的接面.如果面打过失，不妨面打鼠标左键，与消选定.(二) 表面弛力的测定(1)启机.将仪器插上电源，挨启电脑，单打桌里上的JC2000C1应用步调加进主界里.面打界里左上角的活动图象按钮，那时不妨瞅到摄像头拍摄的载物台上的图象.(2)调焦.将进样器或者微量注射器牢固正在载物台上圆，安排摄像头焦距到0.7倍，而后转动摄像头底座后里的旋钮安排摄像头到载物台的距离，使得图象最浑晰.(3)加进样品.不妨通过转动载物台左边的采样旋钮抽与液体，也不妨用微量注射器压出液体.测表面弛力时样品量为液滴最大时.那时不妨从活动图象中瞅到进样器下端出现一个浑晰的大液泡.(4)冻结图象.当液滴欲滴已滴时面打界里的冻结图象按钮，再面打File菜单中的Save as将图象保存正在文献夹中.(5) 悬滴法.单打悬滴法按钮，加进悬滴法步调主界里，按启初按钮，挨启图像文献.而后逆次正在液泡安排二侧战底部用鼠标左键各与一面，随后正在液泡顶部会出现一条横线与液泡二侧相接，而后再用鼠标左键正在二个相接面处各与一面，那时会跳出一个对付话框，输进稀度好战搁大果子后，即可测出表面弛力值.注：稀度好为液体样品战气氛的稀度之好；搁大果子为图中针头最左端与最左端的横坐标之好再除以针头的曲径所得的值.(8)截止与计划列表或者做图表示所得真验截止.收端阐明所得截止的本果表1 火正在分歧固体表面的交战角的丈量(9)思索题1．液体正在固体表面的交战角与哪些果素有闭？问：a仄稳时间；b体系温度；c交战角滞后，其中包罗表面没有匀称战表面没有服；d吸附效率.2．正在本真验中，滴到固体表面上的液滴的大小对付所测交战角读数是可有效率？为什么？问：滴到固体表面上的液体大小对付交战角读数无效率.果交战角只与二二界里（固-气、固-液、液-气）的表面弛力有闭，即杨氏圆程：σs-g=σs-l + σg-l × cosθ而表面弛力θ又只与物量的赋性、温度战压力有闭，所以液体大小对付交战角读数无效率.3．真验中滴到固体表面上的液滴的仄稳时间对付交战角读数是可有效率？问: 滴到固体表面上的液滴的仄稳时间对付交战角读数有效率,当体系已达仄稳时，交战角会变更，那时的交战角称为动交战角，动交战角钻研对付于一些粘度较大的液体正在固体仄里上的震动或者铺展有要害意思（果粘度大，仄稳时间少）.八、参照书籍1．北京大教化教系胶体化教教研组主编. 胶体与界里化教真验. 北京大教出版社. 19932．金丽萍, 邬时浑, 陈大怯. 物理化教真验. 华东理工大教出版社. 2006。

接触角是指在气、液、固三相交点处所做的气-液界面的切线，切线在液体一方的与固-液交接线之间的夹角，是润湿程度的量度.现如今已经广泛应用于石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂等各个领域.在这种广泛应用的情况下，接触角的测定方法的了解就显得十分有必要了.接下来将会对接触角测定方法做一个简单介绍.Biolin光学接触角测量仪(水滴角测量仪)Theta Flex目前来看，接触角的测试方法主要是有两种：一个是外形图像分析方法；一个是称重法.称重法通常还被称为润湿天平、渗透法接触角测定方法.但是目前来看停用相对广泛、测值更为直接准确的是外形图像分析法.外形图像分析法的原理主要是将液滴滴到固体表面，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.其中涉及到的计算方法主要是基于某数学模型如液滴可视为球或圆锥的一部分，通过测定相关参数直接拟合计算接触角值.Young-Laplace方程描述了封闭界面的内外压力差与界面曲率和张力的关系，可以用来准确描述轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出接触角.了解了接触角的测定方法，在测定中就基本没问题了吗？也不是，大家再一起来了解一下影响接触角测试结果的几个因素：平衡时间、温度.一、平衡时间当体系未达平衡时候，接触角会发生变化，此时的接触角称为动态接触角.动态接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义.二、温度对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接触角也会发生变化.以上两种，平衡时间的影响一般是单方向的，但温度的变化可能会造成升高或者降低.接触角的测定方法是接触角测量过程中要明确的内容，不管你是处在哪个行业的，只要涉及到接触角测量，就会用到接触角测定仪，也就需要接触角测定方法的理解.本文对这些内容做了简单的介绍，希望能给大家提供一些方便.。

接触角的测定实验报告实验名称：接触角的测定实验摘要：接触角的测定是重要的表征液体与固体界面性质的方法，也是液体在固体表面上的润湿行为的重要参数。

本实验采用平板法测定液体在固体表面上的接触角。

通过实验测定不同液体在不同固体表面的接触角，并分析其结果，进一步了解液体与固体界面性质。

引言：接触角是液体和固体接触时界面上的一个物理角度，它能够反映液体与固体表面之间的相互作用。

接触角的大小与液体在固体表面上的润湿性有关，通过测定接触角可以了解液体在固体表面上的润湿性能。

接触角的测定根据不同测量方法可分为平板法和斜板法，本实验采用平板法进行接触角的测定。

实验材料与仪器：1.实验材料：水、酒精、甘油、玻璃片、纸片、金属片2.实验仪器：平板法接触角测定装置、显微镜、取样针、量筒、滴管实验步骤：1.准备玻璃片、纸片和金属片，分别清洗并晾干。

2.将玻璃片放在平板法接触角测定装置上，确定固体表面。

3.使用量筒测量一定体积的液体，分别滴在玻璃片、纸片和金属片上。

4.使用显微镜观察液体在不同表面上的形态，并通过装置上的刻度测量接触角的大小。

5.重复实验多次，取平均值，并计算接触角的标准偏差。

实验结果与讨论：根据实验测量得到的数据，我们可以计算不同液体在不同固体表面上的接触角。

以水、酒精和甘油为例，它们在玻璃片上的接触角分别为θ1、θ2和θ3、实验结果显示，水在玻璃片上的接触角较大，约为θ1=70°；酒精在玻璃片上的接触角比水小，约为θ2=40°；甘油在玻璃片上的接触角更小，约为θ3=20°。

这表明水、酒精和甘油在玻璃表面上的润湿性能依次增强。

同样的方法也可以测试其他固体表面和液体的接触角。

接触角的大小与固体表面的亲疏性有关，亲水性表现为接触角较小，亲油性表现为接触角较大。

在实验中，水的接触角较大，说明玻璃片表面具有亲油性；而甘油在玻璃片上的接触角较小，说明玻璃片表面具有亲水性。

这与玻璃表面的化学性质和形貌有关。

影响润湿作用和接触角的因素:固体和液体的性质、固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。

在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量。

(一) 接触角的测定(1) 开机，调焦（将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍（测小液滴接触角时通常调到2倍～2.5倍），然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。

(2) 加样。

一般用0.6μL～1.0μL。

(3) 接样。

旋转载物台底座的旋钮使得载物台慢慢上升，触碰悬挂在进样器下端的液滴后下降，使液滴留在固体平面上。

(4) 冻结图象。

点击界面右上角的冻结图象按钮将画面固定，再点击File菜单中的Save as将图象保存在文件夹中。

接样后要在20s（最好10 s）内冻结图像。

(6) 量角法。

点击量角法按钮，进入量角法主界面，按开始键，打开之前保存的图象。

这时图象上出现一个由两直线交叉45度组成的测量尺，利用键盘上的Z、X、Q、A键即左、右、上、下键调节测量尺的位置：首先使测量尺与液滴边缘相切，然后下移测量尺使交叉点到液滴顶端，再利用键盘上< 和> 键即左旋和右旋键旋转测量尺，使其与液滴左端相交，即得到接触角的数值。

另外，也可以使测量尺与液滴右端相交，此时应用180°减去所见的数值方为正确的接触角数据，最后求两者的平均值。

(7) 量高法。

点击量高法按钮，进入量高法主界面，按开始键，打开之前保存的图象。

然后用鼠标左键顺次点击液滴的顶端和液滴的左、右两端与固体表面的交点。

如果点击错误，可以点击鼠标右键，取消选定。

(二) 表面张力的测定(1)开机。

将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的JC2000C1应用程序进入主界面。

点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。

(2)调焦。

将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。

接触角的测定实验报告.docx液-固界面接触角的测量实验报告、实验目的1.了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。

2.掌握用JC20C：L静滴接触面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。

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。

将液体滴在固体表面上，山于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状,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。

铺展泯眾不限润图1各种类型的润湿当液体与固体接触后，体系的自山能降低。

因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自山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表面铺展开来，或以与固体表面成一定所示。

2接触角的液滴存在，如图图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张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张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Y-Y=YCOS(1)LGSGSL式中Y，Y，Y分别为固-气、液-气和固-液界面张力；0是在固、气、液三SLSGLGoO-800相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在之间。

接触角是反应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=Y-Y Y$0(2)LGaSGSL铺展润湿S=Y-Y-YM(3)口沁式中W,S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。

二若将(1)式代入公式(2)、(3),得到下面结果：=(l cos)=w(4)LGSLSGLGaS=--=(COS-1)(5)LGSLLGSG以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以汁算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。

实验二十一静态接触角的测定一、实验目的1、了解接触角和润湿性的意义及两者的关系，了解亲疏水材料的划分。

2、掌握影像分析法测定接触角的原理和实验技术。

二、实验原理1、关于接触角将液体滴于固体表面上，随着体系性质的不同，液体或铺展而覆盖固体表面，或形成一液滴停于其上，如下图所示。

我们把液体与固体平面所形成的液滴的形状用接触角（contact angle）来描述。

准确的接触角是在固、液、气三相交界处，自固液界面经液体内部到气体界面的夹角，通常以θ来表示。

接触角是分析润湿性的一个非常重要的物理化学性质。

θ: 接触角γS : 固体的表面张力值（表面自由能surface energy）γL : 液体的表面张力值γSL : 固体与液体的界面张力值平衡接触角与三个界面自由能之间有如下关系：γS=γL・cosθ+γSL此式最早是T.Young 在1805 年提出的，常称为杨氏方程。

这是润湿的基本公式，亦称为润湿方程，可以看作是三相交界处三个界面张力平衡的结果。

此关系式适用于三相交界处固液、固气界面共切线体系。

具体应用中，我们把接触角大小作为评判润湿性的重要指标。

通常接触角越小，润湿性也就越好。

习惯上，我们把θ=90°定义为润湿与否的标准。

我们把θ＞90°为不润湿（疏水）；θ＜90°为润湿（亲水），平衡接触角不存在或为0，则为铺展。

2、接触角的测定方法对于接触角的检测，有一系列简易、廉价的技术，其中大多数方法均被开发出一些操作简便的仪器。

我们根据直接测定的物理量，将接触角测量技术分为如下四种：（1）影像分析法；（2）插板法；（3）力测量法；（4）透过测量法（主要是粉体接触角）。

通常我们使用两种最常用的方法测试接触角：影像分析法和力测量法（有时也称为Tensiometry，即使用表面张力测量方法测试接触角值）。

但需要注意的是，这两种方法均用于测量没有孔隙的固体表面。

其中，影像分析法用于分析一个测试液静滴（Sessile Drop）滴在固体上后的角度影像；力测量法是用称重传感器测量固体与测试液体间的界面张力，通过换算得出接触角值。

接触角的测量[ 实验目的 ]了解实验原理，掌握实验操作，学习测量接触角的方法，了解润湿过程和接触角的实际意义。

[ 仪器用具 ]JC2000C1接触角测量仪、载玻片、注射器、烧杯、蒸馏水[ 原理概述 ]当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张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内部的内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，如图1所示。

12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张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即θγγγcos ///A L L S A S +=（1）式中γS/A 、γL/A 、γS/L 分别为固-气、液-气和固-液界面张力；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00-1800之间。

接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o可作为润湿与不润湿的界限，θ<90o时可润湿，θ>90o时不润湿。

润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G 降低，称为润湿。

自由能降低的多少称为润湿度，用W S/L 来表示。

润湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting ）、铺展润湿（spreading wetting ）和浸湿（immersional wetting ）。

可从图2看出。

图2 三类润湿（1） 粘附润湿如果原有的1m 2固面和1m 2液面消失，形成1m 2固-液界面，则此过程的W AS/L 为：W AS/L ＝γS/A +γL/A -γS/L（2）（2） 铺展润湿当一液滴在1m 2固面上铺展时，原有的1m 2固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1m 2液面和1m 2固－液界面，则此过程的W SS/L 为：W SS/L ＝γS/A -γL/A -γS/L（3）（3） 浸湿当1m 2固面浸入液体中时，原有的1m 2固面消失，形成1m 2固－液界面，则此过程的W IS/L 为：41. 量角法液滴角度测量法是测量接触角的最常用的方法之一，如图3（a ，b ）所示。

接触角测定国家标准接触角是指液体与固体表面接触时形成的夹角，它是描述液体在固体表面上的润湿性能的重要参数。

而接触角测定则是用来测量这一夹角的方法。

接触角的大小直接影响着液体在固体表面上的展开程度，对于润湿性、液滴形态、表面张力等性质都有着重要的影响。

因此，准确测定接触角对于研究表面性质、润湿性能以及材料科学具有重要意义。

在国际上，对于接触角的测定有着一系列的标准和规范，而在我国，也有相应的国家标准来规定接触角的测定方法和要求。

接触角测定国家标准的制定，是为了保证测定结果的准确性和可比性，为科研和工程应用提供可靠的数据支持。

在进行接触角测定时，必须要严格按照国家标准的要求来进行，以确保测定结果的准确性和可靠性。

国家标准对于接触角测定主要包括了测定方法、仪器设备、试样制备、测定步骤、数据处理等方面的要求。

首先，测定方法是关键的一环，国家标准明确了测定接触角的基本原理和方法，以及适用的范围和限制条件。

其次，仪器设备的选择和使用也是至关重要的，国家标准对于测定仪器的性能指标、校准要求等都有详细规定。

此外，试样的制备和处理也是影响测定结果的重要因素，国家标准对于试样的选择、处理方法、环境条件等都有着具体的要求。

在测定步骤和数据处理方面，国家标准也规定了详细的操作流程和数据处理方法，以确保测定结果的准确性和可靠性。

在实际的接触角测定过程中，严格遵守国家标准的要求是非常重要的。

只有在符合标准要求的条件下进行测定，才能得到准确可靠的测定结果。

因此，在进行接触角测定时，需要认真研读并遵守国家标准的相关规定，确保测定过程的准确性和可靠性。

总之，接触角测定国家标准的制定和执行，对于保证接触角测定结果的准确性和可比性具有重要意义。

只有严格遵守国家标准的要求，才能够保证测定结果的准确可靠，为科研和工程应用提供可靠的数据支持。

因此，我们在进行接触角测定时，务必要认真遵守国家标准的相关规定，以确保测定结果的准确性和可靠性。

3.1.3.5接触角在测接触角时，采用了两种方法:一是在洁净的矿物磨光片表面和经过选矿药剂处理的矿物磨光片表面上滴上一个水滴，在固液气三相界面上，由于表面张力的作用，形成接触角，然后用聚光灯通过显微镜在屏幕上放大成像，用量角器直接量得接触角的大小。

二是采用Washburn毛细渗透动态法测定粉末的接触角。

测定原理如下式所述：h2＝crσLG cosθt/η（3-8）式中： h－t时间内液体上升高度；σLG－液-气界面张力；η－液体粘度θ－接触角以h2对t作图得一直线，对不同粉末，其它条件相同时， cr为常数，一般取一种θ＝00的物料为基准，先求出常数cr（常用酸洗及焙烧后的石英粉为参照物），然后用待测物料装入同一毛细管，以h2对t作图，即可求出待测物料料之接触角θ。

接触角测定装置见图3-2、图3-3。

图3-2 块状矿物表面接触角测定仪（型号：JC-2000C1）图3-3 粉末矿物接触角测定仪（型号：JF99A）4.2原料微观物理性能4.2.1接触角在两种测接触角的方法中，液滴法是直接测得的角度，接触角越小，表面亲水性越好；而Washburn毛细动态渗透法测得的接触角是一种相对的概念，它是相对于焙烧酸洗过的SiO2的吸水快慢，在这里视焙烧酸洗过的SiO2的接触角为0度，即焙烧酸洗过的SiO2有良好的亲水性。

当用此法测得的接触角越大，该矿石吸水速度越快，一般来说亲水性也越好，但对于孔隙发达的矿石来说，吸水速度快并不意外着亲水性好。

液滴法测得的部分铁矿石接触角见表4-2，Washburn毛细动态渗透法测得的部分铁矿石接触角见表4-3。

由表可知，在液滴法测得的部分矿石接触角中，除了OHN-N-F,OHA-N-F,OHM-N-F,OHM-S 和ZXY-N-F外，其它铁矿石的接触角都较小，因而亲水性较好。

Washburn毛细动态渗透法测得的部分铁矿石接触角中， ORP-S、ZBG-S的接触角较小，分别只有23、20度，表明其吸水速度慢，因而难制粒，这与这两种物料成球性指数K很小是一致的。

接触角测定方法引言：接触角是物体表面与液体或气体之间的接触线与表面法线之间的夹角。

它是表征固体表面性质的重要参数，能够反映固体表面的亲水性或疏水性。

测定接触角的方法有多种，本文将介绍常用的几种接触角测定方法。

一、测角仪法测角仪法是最常见的接触角测定方法之一。

它通过测量液滴在固体表面上的接触线与水平线之间的夹角来确定接触角。

测角仪通常由一组刻度盘、测角尺和支架组成。

测量时，将待测液滴滴在固体表面上，调整测角仪使接触线与测角尺重合，然后读出刻度盘上的角度即可得到接触角。

二、光学法光学法是一种基于光的表面张力测量方法，可以用于测量接触角。

这种方法利用光的反射和透射原理，通过测量光线在液体-固体界面上的反射和折射角度，推导出接触角的数值。

光学方法具有非接触式、高精度等特点，适用于对微小液滴或固体表面进行接触角测定。

三、电容法电容法是一种基于电容变化的接触角测定方法。

它利用电容与液滴的接触面积和间隙之间存在的关系，通过测量电容的变化来计算接触角。

该方法可以在实验室条件下进行，不受环境影响，具有较高的测量精度。

四、自由液面法自由液面法是一种通过测量液体在固体表面上形成的自由液面形状来确定接触角的方法。

该方法通常使用一种称为“滴子”的装置，在固体表面上滴放液滴，并观察液滴的形状。

通过对液滴的形状和重力平衡进行分析，可以计算出液滴的接触角。

五、动态接触角法动态接触角法是一种通过改变固体表面与液体接触的速度来测定接触角的方法。

它通常使用一种称为“接触角计”的装置，通过改变液体滴在固体表面上前进或后退的速度，观察接触角的变化。

该方法适用于测量固体表面上的动态接触角，对于研究固体表面的润湿性能具有重要意义。

结论：接触角的测定方法有多种，每种方法都有其适用的范围和优势。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法进行测量。

通过准确测定接触角，可以更好地了解固体表面的性质，为液体与固体之间的相互作用提供重要参考。

接触角是指在气、液、固三相交点处所做的气-液界面的切线，切线在液体一方的与固-液交接线之间的夹角，是润湿程度的量度.现如今已经广泛应用于石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂等各个领域.在这种广泛应用的情况下，接触角的测定方法的了解就显得十分有必要了.接下来将会对接触角测定方法做一个简单介绍.Biolin光学接触角测量仪(水滴角测量仪)Theta Lite目前来看，接触角的测试方法主要是有两种：一个是外形图像分析方法；一个是称重法.称重法通常还被称为润湿天平、渗透法接触角测定方法.但是目前来看停用相对广泛、测值更为直接准确的是外形图像分析法.外形图像分析法的原理主要是将液滴滴到固体表面，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.其中涉及到的计算方法主要是基于某数学模型如液滴可视为球或圆锥的一部分，通过测定相关参数直接拟合计算接触角值.Young-Laplace方程描述了封闭界面的内外压力差与界面曲率和张力的关系，可以用来准确描述轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出接触角.了解了接触角的测定方法，在测定中就基本没问题了吗？也不是，大家再一起来了解一下影响接触角测试结果的几个因素：平衡时间、温度.一、平衡时间当体系未达平衡时候，接触角会发生变化，此时的接触角称为动接触角.动接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义.二、温度对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接触角也会发生变化.以上两种，平衡时间的影响一般是单方向的，但温度的变化可能会造成升高或者降低.接触角的测定方法是接触角测量过程中要明确的内容，不管你是处在哪个行业的，只要涉及到接触角测量，就会用到接触角测定仪，也就需要接触角测定方法的理解.本文对这些内容做了简单的介绍，希望能给大家提供一些方便.。

1、 如何测量粉末固体的接触角？有什么方法可以测量粉末固体的接触角？接触角是在固、液、气三相的交接处，由固、液界面经过液体内部至液、气界面的夹角。

测量湿润接触角的方法一般有角度测量法、长度测量法、力测量法和透过测量法，前三种适用于连续的平固体表面，后一种方法可用于粉末固体表面的湿润接触角测定。

目前测量粉末固体接触角的方法有：透过测量法和薄板毛细渗透技术测定粉体表面的接触角两种方法。

透过测量法可分为透过高度法和透过速度法。

（1）透过法该法的基本原理是:固态粉体间的空隙相当于一束毛细管，由于毛细作用，液体能自发渗透进入粉体柱中(毛细上升效应)。

毛细作用取决于液体的表面张力和固体的接触角，故通过测定已知表面张力液体在粉末柱中的透过状况，就可以得到有关该液体对粉末的接触角的信息。

具体的测定方法是:将固体粉末以固定操作方法装入一个样品测量管中，管的底部有特制的小孔，即能防止粉末漏失，又容许液体自由通过，当管底与液体接触时，液体在毛细力的作用下在管中上升(如图1所示) ，在t 时间内上升高度A 可由Washburn 方程描述: t R h ⋅=)2/cos (2ηθγ式中：γ为液体的表面张力，R 为粉末柱的有效毛细管半径，η为液体的粘度，θ为接触角，t 为时间。

以h 2对t 作图得一直线。

直线的斜率 k =γRcos θ/ 2η，进而可求出θ= arccos (2 k η/γR)。

为了确定 R 值,一般先用一种对样品接触角为零的液体进行实验,然后再在相同条件下用其他液体实验,测定θ值。

在实际测量中，必须注意的是，尽管应用Washburn 方程设计的透过法能很简便地测得粉体的接触角，应用也很广泛，但透过法本身具有难以弥补的不足之处，即粉末柱的等效毛细管半径与粒子大小、 形状及填装紧密度密切相关，所得曲线的线性往往都不是很好，结果不是非常可信。

要想用此方法得到相对准确的结果，每次实验要求粉末样品及装柱方法、 粉末柱的紧实度必须相同，显然做到这一点很难。

接触角测定仪操作步骤：1.连接电源，打开主机。

打开接触角软件图标。

2.开始实验：调节工作台位置（顺时针旋转手轮工作台上移）调节针头位置点击“注液”图标，开始注液，液体根据设定的体积流出悬挂在针头上。

旋转手轮使工作台上升，让固体接触液滴，然后迅速下降使液滴两角与红色水平线重合。

点击软件界面上方工具栏“采集当前显示的图像”图标，拍下图片进行接触角测量。

(1).三点圆法：点击“手工做圆、切线法”图标。

点击液滴的一端，点击圆周上的一点，再点击液滴的另一端，返回点击第一个端点，最后点击另一端。

接触角自动显示。

点击右键出现“将计算结果保存到图片上”。

(2)切线法：点击“采用人工做图切线法计算”图标。

点击液滴的一端，再点击液滴的另一端，然后沿着液滴外轮廓做一条切线。

接触角自动显示，右键点击保存到图片上即可。

(3)基线圆法：点击“基准线测量法”图标。

选择水平线位置（双击鼠标左键），点击圆周上第一个点（左端点），点击圆周上第二个点（右端点），最后点击圆周上第三个点（上端点）。

接触角自动显示，右键点击保存到图片上即可。

悬滴法表面张力的测定：自动测定：1.点击“注液”使液滴流出悬挂在针头上。

点击“采集当前显示的图像”将抓拍的液体悬滴显示在测量屏内。

选择“标定横向尺寸”图标，在毛细管一侧点击一下不要松开，拉向另一侧点击一下，弹出“标定图像”对话框。

输入尺寸（针管直径：0.51mm）。

2.点击菜单栏中的“处理”，选择“悬滴法表面张力测定”，点击软件界面中下方“计算结果”会弹出对话框，输入“外项密度”（一般是空气）和“内项密度”。

点击“计算”、“退出”，结果将自动显示。

手动测定：1.同“自动测定”第1步。

2.点击“手动测量悬滴”图标。

在悬滴图像最宽处点击一下，拉向另一端点击，出现一条红色的竖线，将它移动到图像的最低端点击，上方形成一条横线。

在横线与液体边缘相交点点击一下，拉向另一个相交点再点击。

3.点击菜单栏中“处理”“计算”“悬滴法界面张力”，输入相关项，点击“计算”、“退出”，结果自动显示。