接触角的测量

纳米纤维接触角测量方法
纳米纤维接触角的测量方法主要有两种：力学法和光学法。

力学法测量接触角时，可以采用同步显微原位观察对力学测量接触角过程进行原位监控。

原位测量碳纳米管纤维润湿部位的直径，监测样品在接触角测量过程中是否因受力而失稳弯折或样品本身未与液体水平面垂直，从而进一步提高接触角的测量精度。

此外，还可以利用公式计算得到接触角滞后和纤维与测试液体间的静态平衡接触角。

光学法测量接触角时，所用设备与光学测量碳纤维丝束接触角所用设备相同。

在力学法测量碳纳米管纤维接触角的同时，对固液接触界面处进行原位显微摄像，每500ms采集一张照片，经过对显微摄像装置放大倍数的校核后，
显微照片中每个像素对应实物的实际尺寸为μm。

希望以上信息对您有帮助。

如果需要了解更多关于纳米纤维接触角测量的知识，建议您咨询相关领域的专家或查阅相关文献资料。

接触角和表面能的关系一、前言接触角和表面能是物理学中的两个重要概念，它们之间存在一定的关系。

本文将从定义、测量方法、影响因素和应用等方面详细介绍接触角和表面能的关系。

二、接触角的定义及测量方法1. 定义接触角是指液体与固体表面接触时，液体表面形成的夹角。

通俗地讲，就是液滴在固体表面上停留时与固体表面所形成的夹角。

2. 测量方法（1）光学法：通过显微镜或高速摄像机观察液滴在固体表面上的形态变化，计算出接触角。

（2）重力法：利用称重器或天平测量液滴在固体表面上停留时所受到的重力大小，计算出接触角。

（3）倾斜法：通过倾斜固体样品，使得液滴在其表面上移动，并记录下移动过程中液滴与固体表面所形成的夹角大小。

三、影响因素1. 固体表面性质：如化学成分、粗糙度等，会影响其对液态物质的亲疏性，从而影响接触角的大小。

2. 液体性质：如表面张力、粘度、密度等，会影响液滴形态和液滴与固体表面之间的相互作用力，从而影响接触角的大小。

3. 环境因素：如温度、湿度等，会影响液态物质的表面张力和粘度等性质，从而影响接触角的大小。

四、表面能的定义及测量方法1. 定义表面能是指固体表面与其他物质之间相互作用的强度。

通俗地讲，就是固体表面对其他物质的亲疏性。

2. 测量方法（1）接触角法：通过测量液滴在固体表面上形成的接触角大小来计算出其对应的固体表面自由能。

（2）溶解度法：通过浸泡固体样品在不同溶剂中所需时间或溶解程度来计算出其对应的表面自由能。

五、接触角和表面能之间的关系1. 接触角越小，表示固体对液态物质具有较强的亲和力，其表面能也越大；反之，则表示固体对液态物质具有较弱的亲和力，其表面能也越小。

2. 接触角和表面能之间的关系可以用杨-杜普方程来描述：cosθ=1-γSL/γSL，其中θ为接触角，γSL为固体表面自由能，γL为液体表面自由能。

3. 通过测量接触角和表面能，可以了解固体表面的亲疏性及其对其他物质的相互作用强度。

这对于材料科学、化学工程、生物医学等领域都具有重要意义。

接触角测量实验报告篇一：接触角的测定实验报告液-固界面接触角的测量实验报告一、实验目的1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。

2. 掌握用JCXXC1静滴接触角/界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，由于性质不同，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。

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γSG - γSL = γLG·cosθ (1)式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o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 Wa = γSG - γSL + γLG ≥0 (2)铺展润湿 S = γSG - γSL - γLG ≥0 (3)式中Wa，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。

若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果：Wa=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4)S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1)(5)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。

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。

接触角测量仪的应用简介接触角测量仪是一种能够测量液体（或气体）与固体表面接触角的仪器，该仪器可以帮助我们了解液体在固体表面上的性质及特性。

比如，通过接触角的测量可以了解某液体在固体表面的吸附、润湿或反应活性。

此外，在科研、工业生产、环境工程等领域都有着广泛的应用。

工作原理接触角测量仪通过将一个液珠（通常为水滴）滴在固体表面上，并将液滴调整至静止状态，然后通过相机或镜头记录液滴与固体表面接触的三相界面情况。

液滴与固体表面接触处的夹角即为接触角。

通过使用不同的液体和不同的固体，可以得出大量数据来研究液体在不同固体表面上的性质。

应用领域材料科学接触角测量仪在材料科学中得到了广泛的应用，特别是在涂料、粘合剂和塑料等领域。

通过接触角的测量，可以评估涂料、粘合剂和塑料等材料的表面质量、处理效果和粘附强度等参数，从而将其应用在制造中。

此外，接触角测量也可以用于材料表面改性研究，比如在材料表面引入化学/物理结构等变化，从而提升材料表面性能。

生物医学接触角测量仪在生物医学中也有着广泛的应用。

比如，接触角测量可以用于评估生物材料与生物液体之间的相互作用，可以研究血液与血管的相互作用、细胞和细胞外基质的相互作用等。

此外，接触角测量还可以用于研究生物材料的润滑性、增强材料细胞附着和增强生物材料与生物组织相容性等。

环境工程接触角测量仪在环境工程中也有着重要的应用价值。

比如，在污染物检测中，通过测定污染物表面液/固接触角的变化情况，可以对污染物的种类、形状以及粒度大小等参数进行测量。

此外，接触角测量还可以被用于评估污染物在水体或土壤中的迁移和分配，从而更好的了解环境污染的情况。

总结接触角测量仪是一种灵活、功能强大的仪器，其广泛的应用领域主要归结于其非入侵性、无破坏性、高精度的特点。

目前，接触角测量仪已经成为研究表面化学、材料科学、生命科学和环境工程等领域中的重要工具之一。

接触角测量仪测试原理,分析计算方法
一、接触角的测试过程：放置样品→电动注射液滴→上升样品平台接液滴→固体样品接触到液滴→下降样品平台→拍照→分析获得结果
二、接触角的分析计算
拍摄液滴图象
确定基准线（固体与液体的分界线、两个三相点的连线）
确定液滴外型轮廓选取适当的计算方法
拟合液滴外型曲线
计算接触角
三、接触角的计算方法
1、切线法：最传统的方法，用量角器测量，精度不准，误差大，未来将被淘汰。

2、宽高法（θ/2法，圆环法）：适用于小于20度的接触角测量。

3、椭圆法：适合于不同角度的接触角测量
4、L-Y法（laplace/young法）：适用于大于120度的接触角测量。

四、接触角的测试方法
座滴法（躺滴法）
虏泡法（附着滴法）
悬滴法
薄膜法
晟鼎精密仪器座滴法测量接触角
1.静态接触角
2.动态接触角（前进角和后退角）：液滴用软件控制增大，增小，用来表征疏水材料疏水性的方法。

前进角：液体在未被润湿过的材料表面上润湿辅展。

后退角：液体在已被润湿过的材料表面上润湿辅展。

满后角：前进角与后退角的差值。

如下图：。

接触角测量仪使用步骤
接触角测量仪是一种用于检测涂层质量的仪器，它可以用来测量表面的接触角，以及水、油分散性，以确定表面的质量。

下面是接触角测量仪的使用步骤：
第一步：安装接触角测量仪，确保安装完毕后仪器可以正常工作，并确保仪器本身能够连接到电源。

第二步：准备样品，将待测量的物体表面涂上薄薄的测试涂层，确保面积覆盖全部测量区域，并用手指擦拭，确保涂层表面光滑无颗粒。

第三步：连接量测仪，将接触角测量仪与待测量表面连接并放置在涂层表面上，以便测量角度。

第四步：开始测量，接触角测量仪的探头放置在表面上，按照测量仪的使用说明执行测量，一般测量接触角需要往上-下-左-右四个方向进行测量，根据测量结果绘制曲线。

第五步：绘制图表曲线，查看测量结果。

根据测试结果可以清楚地知道表面的接触角、水分散能力和油分散能力等。

第六步：完成测量，记录测量结果，确定样品的涂层质量。

通过以上步骤，工作人员就可以使用接触角测量仪进行表面质量检测了。

为了确保测量结果可靠，在使用接触角测量仪之前，应该详细阅读使用说明，以确保仪器的正确使用。

同时，在样品的准备和测量过程中，应尽量减少可能导致测量结果变差的情况，如污染、气泡等。

另外，接触角测量仪应经常检查和维护，以确保其正常工作，从
而获得准确的测量结果。

总之，接触角测量仪是一种非常有用的仪器，它可以帮助用户准确地测量涂层的质量。

正确的使用、维护和质量控制，都可以帮助用户取得准确的测量数据，从而提高涂层表面质量。

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。

混凝土水接触角测量
混凝土水接触角是指水滴在混凝土表面的接触角度，通常用来
评估混凝土表面的亲水性或疏水性。

测量混凝土水接触角可以通过
以下步骤进行：
1. 准备工作，首先，准备好混凝土样品和实验室设备，确保混
凝土表面干净，并且没有任何污渍或杂质。

确保实验室环境干燥，
以避免外部湿气对实验结果的影响。

2. 滴水法测量，将一滴水滴在混凝土表面，观察水滴在混凝土
表面的展开情况。

通过测量水滴与混凝土表面接触的角度来确定混
凝土水接触角。

可以使用工具如量角器或光学显微镜来准确测量角度。

3. 多次测量，为了确保准确性，建议进行多次测量，并取平均
值作为最终结果。

由于混凝土表面可能存在微小的不平整或多孔性，因此多次测量可以减少误差。

4. 数据分析，根据测量结果，可以评估混凝土表面的亲水性或
疏水性。

接触角越小，表示混凝土表面具有较好的亲水性；接触角
越大，表示混凝土表面具有较好的疏水性。

需要注意的是，测量混凝土水接触角需要一定的实验操作技巧和专业设备，同时在实验过程中需要严格控制环境条件，以确保结果的准确性。

此外，混凝土水接触角也受混凝土表面处理方式、材料成分等因素的影响，因此在实际应用中需要综合考虑多方因素。

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。