接触角分析技术略谈(ZT)

【出自】：http://www.surface-science.com.cn/Article/2006/10/438.html 

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一、概述 

200年来，润湿现象作为科学研究引起了科研工作者很多关注，特别是近年粉体科学，纳米科学的发展，为润湿现象的研究提供了更广泛的学术氛围。1805年，杨（Thomas Young）提出了杨氏三角方程为我们研究润湿现象，特别是固体材料的表面、界面现象提供了最为有用的科学工具。 

但是，作为润湿现象的一种研究方法，接触角的研究长期以来一直停留在某个阶段。从仪器开发商的角度而言，上海梭伦科技基于长期服务国内外接触角仪应用的客户的经验，全力提升我们的研究实力，现完全自主开发了CAST3。0版本的接触角分析软件。作为软件分析的领先者，上海梭伦科技在接触角分析领域取得了举足的进步。 

二、接触角分析技术所依据的成像硬件。 

硬件的设计主要影响到接触角分析过程的成像效果。通常，我们认为，机械设计会影响到操作的简易性及二次污染程度。比如，是否由于手接触角样品而影响到接触角的测值；操作仪器是否会人性化等。更为关键的是光源控制和CCD与镜头的结合程度。这些是影响到接触角测值的关键因素。但是，正是在这些基本的设计上，国内外的接触角仪的设计就大相径庭。 

三、接触角分析技术的发展阶段 

接触角分析技术指成像后对图像进行分析并测值接触角值的技术。长期以来，接触角分析技术一直没有得到广大用户的重视。但是，在接触角仪主机设计的简易性与成像效果解决的前提下，接触角分析技术恰是接触角仪的核心，可以说，接触角分析技术是接触角仪核心的核心。 

第一阶段：以小球冠假设为前提的接触角分析技术。 

1953年左右为开始阶段的接触角分析技术通常均采用小球冠假设为前提的接触角分析技术。这种技术国外称为θ/2法，国内称为量高法。其基本假设为，液滴在固体表面呈现的是一个标准球冠，接触角仪成像系统所得为一个标准的弧形。此时，接触角（切线与底边的夹角）正好可以通过计算弧形的高度与宽度后取反三角函数取得。 

本项技术由于操作简便性而得到了广大仪器厂商的广泛采用。而作为仪器而言，本阶段的仪器在国际的通称上应该定义为角度分析仪。 

如果客户现在选购接触角仪，可能还必须考虑一下采用的接触角仪中是否含有本方法。这主要是因为很多参考文献中事实上就是以本方法来测值并公布数据的。 

但是，这种方法的缺点是非常显然的。 

第一、无法更好的实现自动化测值。自动化测值的关键技术在于敏感点的找得。而敏感点因成像的不同而会有不同的呈现。作为专业仪器厂商，上海梭伦科技CAST2。0解决了敏感点找得的90%的技术，已经领先于世界。在LCD、薄膜、玻璃等表面，CAST2。0已经解决了自动测得接触角难点。 

第二、是否是球冠受重力影响。液体量的大小不同受的重力不同，直接影响到球冠的符合程度。事实上，严谨的学者均不会接受这个小球冠的假设。而我们认为，如果考虑重复性，建议客户考虑几次液滴的量的控制，这样至少可以理论上认为几次的成形是一致的。 

第三、像素多少直接影响到测值的精度。通常国内许多厂商采用低分辨率的成像系统，会直接影响到这个计算精度。 

作为量高法的一个变换，国际上还有一种方法，角度分析法。国内称为量角法。这种方法是直接以一个十字形去靠液滴而得到角度。他们或同量高法或同角度分析，但不会改变其本质，即仍建立在小球冠假设的基础。且这种方法误差较大，只能是最原始的角度仪的代称。 

第二阶段：简单拟合曲线的接触角分析技术