水滴角测试仪器选购注意事项及其关键技术要点

在本应用说明中，我们对水滴角测试技术进行了简单的分析，为提升水滴接触角测试的精度、重复性提供帮助。

1、什么是水滴角？水滴角的定义是什么？与接触角有何区别？

水滴角又称水接触角，是接触角的一种，特指水滴在固体表面形成的接触角。通常水滴采用的是二次蒸馏水，因为二次蒸馏水的表面张力值稳定性比较好，可以作为数据对比使用。因而，水滴角的定义可以为水滴在固体表面形成Young-Laplace弧形后，在固－液－气两侧三相接触点位置形成的切线与接触点连线之间的夹角。通常情况下，水滴角用作两个方面应用：其一，作为清洁度判断的依据，通过测试固体表面（如硅片、晶圆、PCB、芯片、wafer、LCD、OLED等表面）水滴角值，判断材料表面的清洁度；其二、作为超疏水、仿生材料、不粘水或防指纹等效果的判断依据，通常而言，我们定义水滴角或水接触角值超过150度即为超疏水材料。防指纹效果通常要求水滴角大于120度。

2、水滴角测试有何注意点？

水滴角或水接触角的测试主要注意点包括：

（1）水的纯度或清洁度一定要有保证。通常而言，建议测试水滴接触角值时采用二次蒸馏水更好。

（2）尽量保证室温的稳定性。众所周知，水的表面张力值受温度影响而有变化。但对于超疏水或超亲水表面时，接触角值事实影响并非很大，约在2度之内。

（3）测试水滴角前，一定要作进液系统及水的清洁度的判断。方法为，测试之前，采用基于ADSA－RealDrop算法的Young-Laplace方程拟合法对水的表面张力值进行测试。ADSA-RealDrop法由于不受针头直径的影响，因而是目前zui为理想的测试水的表面张力值的方法。如果测得的表面张力值符合文献值，即20摄氏度时可以达到72.75mN/m时，则说明测试用探针水和进液系统是干净的。如果测试值低于70mN/m，则说明体系是不干净的。如果高于75mN/m，则说明测试方法有问题。

（4）对于小于10度接触角值的体系而言，一定要采用遮光板和UV过滤技术，否则测值精度、自动化程度会大大降低，特别对于LCD、OLED、空调铝箔等。同时，在测试方法上，尽量采用全自动圆拟合技术。

（5）对于大于10度，或大于120度的水滴角的测试时，测试方法采用ADSA-RealDrop法的Young-Laplace方程拟合法，此时的样品极可能是非轴对称的，如果采用基础的Young-Laplace方程拟合法，由于其为轴对称的，测值结果会偏大；如果采用圆拟合法或双圆拟合法，测值结果偏小，无法拟合轮廓曲线；如果采用椭圆拟合法，对于大于120度的水滴，轴中心的上下两部分为非轴对称，同样无法拟合；而ADSA－RealDrop法为非轴对称，两侧水接触角分别计算，且可以修正重力系数对水滴角测值的影响，具有重复性好、不受液体体积影响、测值精度高的优点，因而是zui理想的测值方法。

（6）3D接触角测试。在有条件时，可以采购3D接触角模块，可以非常快速的判断材料表面的清洁度。出现左、右水滴接触角值偏离2度，即认为是不干净的材料。

3、水滴角测试仪器可以量测哪些项目？

通常水滴角测试仪器可以完成水滴角、接触角、固体表面自由能、液体表面张力、液－液界面张力值的测试。根据需求，可以将项目分开采购。

4、水滴角测量仪采购时注意哪些事项？

水滴角测量仪采购时，一定要注意如下事项：

（1）该仪器的测试方法有哪些？

（2）测试过程是否是全自动的，特别是计算的过程。手动测试受人为因素影响，测值的可信度、重复性会大大降低。

（3）被测样品的大小尺寸是多少？水滴角测量仪可以zui大测试多少大小的样品？

（4）被测样品是否需要测试很小滴水滴，如5nL，甚至皮升级（PL）？

（5）该仪器的操作是否方便？是否有调整水平功能？是否有3D接触角功能？

（6）该仪器是否可以提供标准校准片？是否有红宝石校准球和陶瓷校准杆？

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