实验8 接触角法测定固体的表面润湿性 操作步骤

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。

接触角测量仪的使用方法和注意事项接触角测量仪操作规程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。

接触角测试仪紧要用于测量液体对固体的接触角即液体对固体的浸润性，仪器可以测量各种液体对各种材料的接触角。

使用方法：一、制备固体粉末样品1、将待测样品在真空烘箱中干燥24h，取出后磨碎至40目以下。

2、取确定量的固体粉末1勺放在压片模具中，固定好。

3、将压片模具放在压片机上，关闭放气阀，然后上下压动压杆，使压力升至20MPa，压力在此数值下保持5分钟。

4、放气，取出压片。

5、将其放在玻璃片上测定。

二、测定1、接通电源，打开电脑，插上启动U盘。

2、打开“接触角软件”文件夹，单击接触角测定软件中的“AngleM”。

3、打开光源旋钮，顺时针旋转可看到光源亮度加强，依据电脑显示图像调整光源亮度。

4、调整滴液（液体为预处理时所使用的缓冲溶液，也可以为水，或其他液体）针头，使其显现在图像的中心。

5、调整调整手轮，直到图像清楚。

6、将玻璃注射器装满液体，安装在固定架上。

旋转测微头可将液体流出。

7、将准备好的样品放在玻璃片上,然后将玻璃片放在工作台上。

工作台可通过旋钮上、下、左、右移动，以使其物像显现在光源中心。

8、旋转测微头，流出一滴液体到固体表面，静等1秒后，单击“采集当前显示的图像”，可采集到液体在固体表面上的图像。

9、接受“手工做圆、切线法”，可测出液体在固体表面的接触角。

10、右键图像，可将测量的结果保存在图像上，然后点击“文件”中的“另存为”可将结果保存在文件夹中。

注意事项：1、液滴尽量靠近试样的前端边缘（可使液滴的下边缘清楚）；2、液滴尽可能位于视窗的中心；3、液滴边缘要清楚、规定；4、将窗口界面按次序调整好（调整前后焦距和放大焦圈将窗口上端的黑圈尽量除去掉）；5、液滴形态，液滴上边缘如显现很宽的亮白边，说明试样平台前后端倾斜不水平。

润湿角测量操作流程When it comes to the measurement of wetting angle, it is essential to follow a standardized operating procedure to ensure accuracy and reproducibility. 润湿角测量是一个关键的实验操作，需要严格遵守标准化操作程序，以确保测量结果的准确性和可重复性。

First and foremost, it is crucial to prepare the sample surface before conducting the wetting angle measurement. 首先，需要在进行润湿角测量之前对样品表面进行必要的准备工作。

This involves cleaning the surface to remove any contaminants or impurities that could affect the wetting angle measurement. 这涉及清洁表面，以去除可能影响润湿角测量的任何污染物或杂质。

Once the sample surface is prepared, the next step is to carefully place the droplet of liquid on the surface and capture an image using a high-resolution camera. 当样品表面准备就绪后，下一步是将液滴小心地放在表面上，并使用高分辨率摄像头拍摄图像。

It is important to ensure that the droplet is placed centrally on the surface to avoid any inaccuracies in the measurement. 需要确保液滴被放置在样品表面的中心位置，以避免测量中的任何不准确性。

实验八矿物润湿性的测定—接触角法一、实验目的本实验包括矿物润湿接触角和溶液表面张力测定两部分内容。

通过测定与计算，了解和掌握：(1)不同的矿物具有不同的天然可浮性；(2)矿物表面的润湿性是可以调节的；(3)从实验认识矿物表面润湿性与可浮性的关系，并通过调节来改变各种矿物表面的润湿性；(4)测定接触角和溶液表面张力的实验技术。

二、实验原理1．润湿角测定原理本实验测定方法是：分别在洁净的矿物磨光片表面和经过选矿剂处理的矿物磨光片表面上滴上一个水滴，在固—液—气三相介面上，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。

2．溶液表面张力测定原理—最大气泡压力法设毛细管的半径为r且毛细管刚好浸入液面，则气泡由毛细管中逸出时的最大附加压力为：(8－1)(8－2)式中Dh为U形压力计所显示的液柱高差；r为U形压力计内的液体密度；g为重力加速度。

对于直径一定的毛细管有：(8－3)该式是最大泡压法测定表面张力的基本关系式。

式中K称为仪器常效。

其值可用已知表面张力的液体（如水）标定出。

三、实验仪器与药剂1、润湿角测定仪（见图8-1）；2、最大气泡压力法表面张力测定装置（见图8-2）；3、样品：方铅矿（黄铜矿）和萤石矿磨光片；4、药剂：丁黄药、油酸钠、NaOH等；5、工具：各种玻璃器皿。

图8-1润湿角测定仪结构图1-测微鼓轮，2-调焦手轮，3-测量显微镜，4-升降手轮，5-固定手轮，6-底座，7-调平手轮，8-横向移动手轮，9-样品盒，10-照明光源，12-电源图8-2最大气泡压力法测量表面张力装置图1-毛细管；2-有支管的玻璃试管；内装溶液2a ；支管2b与压力计及控压系统相连；3-恒定2a 温度的水槽；4-双管压务计；5-滴水减压系统；6-体系压力调整夹子；7-烧杯四、实验步骤1．润湿角测定步骤(1)清洗矿样：将萤石、方铅矿（黄铜矿）的磨光片在2000号金相砂纸上擦干净（抛光、去氧化膜）放入2-5％的NaOH溶液中煮沸2~5分钟，然后用蒸馏水冲洗干净，置入存有蒸馏水的烧杯中待用；(2)配药：取丁黄药和油酸钠分别配成浓度为3克／升水溶液备用；(3)矿物在纯水中接触角的测定：将净化后的光片用滤纸吸干其表面水份，放在样品盒子上，接通电探11，调焦距2，找出矿物表面成像图。

固体表面动态接触角的测定一．目的与要求1.了解固体表面接触角的测量及表面能的计算原理。

2.掌握润湿周长、接触角、表面能的实验测试方法及实验操作。

二．仪器与药品DCA-150界面分析仪正己烷（A.R.）；无水乙醇（A.R.）；二次蒸馏水；聚苯乙烯（Pst）样品三．基本原理接触角是表征固体物质润湿性最基本的参数之一，据测量的原理的不同，接触角又可分成平衡接触角和动态接触角（dynamic contact angle），动态接触角（包括前进接触角（advancing contact angle）和后退接触角（receding contact angle）两种。

早在20世纪初期，Wilhelmy测试液体表面张力及接触角的方法：将一定的待测液体装在特定容器中，尽可能垂直固定悬挂的铂金板，升起液面至刚好与铂金板的下边缘相接触，此时铂金板受到液面向下的拉力即为液体的表面张力rr ＝ F w / (L·cosθ) （1）r－液体表面张力（Dyn /cm）；F w —吊片所受的力（Dyn）；L—润湿周长（cm）；θ—接触角（°）；由于绝大多数的液体对于°铂金是完全润湿的，即接触角θ为0°，所以只要知道润湿周长，就可从（1）式很方便计算得到液体的表面张力1.平衡接触角又叫静态接触角，根据Wilhelmy理论，只要将待测固体加工成规定尺寸的片状样品，然后垂直悬挂与已知表面张力的液面接触，同样可以依据（1）计算得到液体在固体表面的平衡接触角。

2.动态接触角Wilhelmy法：如图2依据Wilhelmy理论，把样品板插入到液体中然后抽出来，通过测量样品板受力变化计算得到液体在固体表面的动态接触角的大小。

图1 Wilhelmy平板法测定液体在固体表面的动态接触角样板在进入液体后，测得的受力由两方面组成：Wilhelmy力F w和浮力F a，F w仅和液体的表面有关，在插入和抽出液体过程中，F w大小是恒定不变的，并能满足（1）式；而F a则随样板的真实几何形状及浸入深度d的变化而改变F a＝ρ·g·l·w·d （2）式中，ρ－液体的密度；g－重力加速度；l－样板长度；w－样板厚度。

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。

液■固界面接雜角的测畳察验扳告—、凳验目的1. 了解液体在固体表面的润湿辽程叹及接触角的含义坊应用。

2. 拿握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和 表面張力的方法。

二、凳验凍理润握是自然界和生产辽程中常兄的现象。

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如水滴在干净玻璃板上刁叹产主鋪展润湿。

如 慕液体不粘附而保持椭珠状，列秫为不润湿。

如汞滴彩玻璃板 上裁水滴對防水布上的情况。

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上连各种类型示于图1。

图1各种类燹的润湿当液体坊阖体接触后，体系:的目由能降低。

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在怛温懊压下，肖一液滴放置在固体平面上时，液滴能自 动也在固体表面铺展开来，茨叹与固体表面庆〜定接触角的液欧阳与创编 2021.03.08欧阳与创编 2021.03.08欧阳与创编 2021.03.08欧阳与创编2021.03.08滴存在，如图2所示。

图2接触角欧阳与创编2021.03.082021.03.08欧阳与创编创作：欧阳与面上处于平衡伍置时，达些界面张力在水平方向上的分力M和应茅于幕，达个平衡秃系:就是著名的Young方程，即ysc- ysL=yLG-cos<9(l) 武:中ysG, 7LG, ysL分列为固-乞・液■乞和固-液界面張力；&是在SK 毛、液三相交界处，自固体界面经液体內部彩乞液界面的夾角，称:为接触角，在0°・180°之间。

接触角是反应移质坊液体润湿牲耒菜的重要尺度。

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接触角实验报告接触角实验报告引言：接触角实验是一种常见的物理实验，通过测量液滴与固体表面之间的接触角来研究液体在固体表面上的润湿性质。

本实验旨在通过实际操作和数据记录，深入了解接触角的测量原理和应用。

实验仪器和材料：1. 接触角测量仪2. 高精度天平3. 滴管和滴液瓶4. 不同液体（如水、酒精、甘油等）5. 不同材质的固体样品（如玻璃、金属、纸张等）实验步骤：1. 准备工作：清洁实验仪器和固体样品，确保表面无尘和油脂。

2. 测量固体表面张力：使用接触角测量仪，将不同液体滴在固体表面上，记录液滴的形状和直径，计算固体表面张力。

3. 测量液体的接触角：将液体滴在固体表面上，观察液滴与固体表面的接触形态，使用接触角测量仪测量接触角，并记录数据。

4. 重复实验：重复以上步骤，使用不同液体和固体样品进行多次实验，以获得更准确的结果。

实验结果和数据分析：通过实验测量得到的接触角数据可以用来评估液体在固体表面上的润湿性质。

接触角越小，液体越容易在固体表面上展开，具有良好的润湿性；接触角越大，液体在固体表面上的展开性越差，具有较差的润湿性。

在本实验中，我们使用了水、酒精和甘油等不同液体，在玻璃、金属和纸张等不同材质的固体表面上进行了接触角测量。

实验结果显示，水在玻璃表面上的接触角较小，约为30度，表明水在玻璃表面上具有良好的润湿性；而水在金属表面上的接触角较大，约为90度，表明水在金属表面上的润湿性较差。

类似地，酒精和甘油在不同固体表面上的接触角也显示出不同的润湿性质。

实验讨论和应用：接触角实验在许多领域具有广泛的应用价值。

例如，在材料科学中，通过测量接触角可以评估涂层的润湿性能，为表面材料的选择和改进提供依据。

在生物医学领域，接触角实验可以用来研究液体在人体组织表面上的润湿性，从而指导医疗器械的设计和使用。

此外，接触角实验还可以应用于液滴传感器、液体表面张力的测量等领域。

然而，接触角实验也存在一些局限性。

首先，实验结果受到实验条件和测量误差的影响，需要进行多次实验取平均值以提高结果的准确性。

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接触角是指液体与固体表面接触时，液体表面与固体表面之间的夹角。

物理实验技术中的材料润湿性能测试方法与实验技巧导论材料润湿性能是指液体在固体表面形成薄膜的能力。

润湿性能的测试对许多工业和科研领域都具有重要意义，例如制药、纳米技术等。

本文将介绍几种常用的材料润湿性能测试方法以及实验技巧。

一、接触角测量法接触角测量法是评价材料表面润湿性能最常用的方法之一。

接触角是液滴与固体表面接触时，液滴表面张力与固体表面相互作用力所形成的夹角。

接触角的大小反映了材料表面的润湿性能。

1. 实验步骤：（1）准备工作：清洗和干燥试样；（2）使用精密仪器测量液滴的接触角，如光学接触角测量仪或超高真空接触角测量仪；（3）测量时要保证试样表面干净、光滑，无污染物或氧化物；（4）测量液滴大小和形状对结果有影响，应注意控制液滴的体积和加液速度。

2. 结果分析：较小的接触角表示材料表面具有较好的润湿性能，液体能在其表面形成较大的接触面积。

较大的接触角表示材料表面对液体较不具有润湿性能，液体在其表面形成接触面积较小的珠状状态。

二、浸润深度测量法浸润深度测量法通过测量液体在固体纤维或孔隙中的渗透深度来评价材料的润湿性能。

该方法广泛应用于材料科学和化学领域。

1. 实验步骤：（1）准备工作：制备纤维或孔隙样品；（2）使用精密仪器将试样完全浸泡在液体中，保持一定时间；（3）取出试样，并用显微镜观察浸润深度；（4）根据试样的形状和液体的性质选择适当的计算公式计算浸润深度。

2. 结果分析：浸润深度的增加通常意味着材料表面的润湿性能较好。

而较小的浸润深度则说明材料的润湿性能不佳，表面对液体的浸润力较弱。

三、拉丝法拉丝法是用来评估固体表面与液体之间摩擦力的实验方法，其适用于润湿性能较强的材料。

1. 实验步骤：（1）准备工作：准备拉丝仪器、试样和润湿液体；（2）将试样固定在拉丝仪器上，并施加拉力；（3）在试样上滴加润湿液体，同时观察液滴在试样表面的形态变化；（4）根据液滴的形态变化情况，可以推测材料的润湿性能。

2. 结果分析：如果液滴稳定且能够在试样表面形成延展的薄膜，表示材料的润湿性能较好。