TrueDrop™真实液滴法

传统的光学接触角测量方法，包括现在市场上的测量仪器提供的和学术、研究领域使用的测量方法， 除基于多项式或B-Spline曲线（注）的切线法外，几乎都以假设液滴的轮廓符合一定的数学模型，而且均为轴对称的数学模型为前提。DropMeter软件提供的广义两次曲线法虽然容许液滴呈现非对称，但其数学模型本身仍是轴对称的，貌似非对称的液滴其实也只是这一轴对称模型的一部分而已。在这样的模型下，不但液滴左右两边的轮廓就整体而言是耦合在一起的，而且其两边的接触角也是互为影响的。

真实世界的液滴其实在通常情况下并不对称，液滴的轮廓就整体而言虽然相互关联，其接触角沿着三相接触线则并不处处相同。液滴截面的左右两边的接触角并不必须紧密相关，更多的情况下，它们各自受到所处的局部环境的影响而显示不同的值。尤其当液滴受到另一外物如针头（如用液滴增大/缩小法测量前进/后退接触角）的干扰时，其左右两边的轮廓也可基本上相对独立，相关性微弱。

基于真实液滴的这些特点，用传统的这些轴对称模型来拟合得到的液滴从而计算出接触角的值，其实在多数情况下都有点勉强，模型不能很好符合实际数据，从而导致得出的结果与实际真实值有偏差。偏差的大小取决于所用模型与实际数据（液滴形状）的符合程度：符合程度愈差，偏差愈大。

为了更可靠、准确地测量极大多数液滴的接触角，DropMeter引入了独特的真实液滴TrueDrop™法。我们在开发这一新方法时，对其提出了以下的期许：

• 一法通用：用同一方法，可以可靠地处理（几乎）所有类型的液滴：不管是低接触角的还是高接触角的，也无论是轴对称的还是非轴对称的，包括受到另一外物如针头干扰的液滴以及倾斜平台上的液滴。

• 精度不低于约1度。虽然目前多数的制造商都声称其接触角的测量精度可达0.1度，但其实这是一理想的精度，只能在理想的情况下才能达到，也即只有当一液滴的形状完全符合所采用的数学模型，而且能准确无误地确定三相接触界面的位置时。实际测量过程中，能达到的精确度与这一理想值相差甚远，一般都在几度范围，甚至可高大几十度。依据我们的实际经验，真实液滴接触角的测量精确度若能达到约1度就能完全符合几乎所有的测量要求。而对于理想的液滴我们期待新方法能达到的精度也应可与最适合的已知方法相比拟。

• 对液滴液/流/固三相接触界面附近的特异点(outlying point)具有较局部切线法好得多的抗拒力。

经过大量的数学模拟和实际测量，新引入的TrueDrop™法很好地满足了我们的期待。新方法不再以液滴是轴对称模型的一部分为前提（当然它可以是轴对称模型的一部分），它通过对液滴形态的具体分析，自动选择最佳的数学模型来将以分析，同时它也不再局限于某一单一的模型，而是可对液滴的不同区域挑选不同的模型将以分析，最后再将分析结果将以综合，以得出最佳的结果，所以它可适用于所有的液滴。尤其是在通过增大/缩小液滴体积法来测量前进/后退接触角时，以及对于倾斜样品台法，新引入的TrueDrop™法都是最佳的选择。

我们很高兴能为这一领域引入了一种新型的、更为可靠、更为精确的接触角测量方法。我们相信这一新的方法将使接触角的测量提高到一新的精度梯级。

本页右、下方列出了这一新方法在实践测量中的应用。图中的红线是实际测得的液滴轮廓线，绿线为计算拟合线。二者符合的愈好，计算结果就愈可信。

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注：基于B-Spline曲线尺的切线法可参考以下的原作：

A.F. Stalder, G. Kulik, D. Sage, L. Barbieri, P. Hoffmann, A Snake-Based Approach to Accurate Determination of Both Contact Points and Contact Angles; Colloids And Surfaces A: Physicochemical And Engineering Aspects, vol. 286, no. 1-3, pp. 92-103, September 2006.

和网址：

http://bigwww.epfl.ch/demo/dropanalysis/