固体表面动态接触角的测定
接触角测定仪的原理
接触角测定仪的原理
接触角测定仪是一种用于测量液体与固体界面上接触角的仪器。
其原理基于Young-Laplace方程和浸润理论。
Young-Laplace方程描述了液体在固体表面上的压力分布，表达式为：
P = P₀+ γ(1/R₁+ 1/R₂)
其中，P是液体在界面上的压力，P₀是液体的大气压力，γ是液体的表面张力，R₁和R₂分别是液体与固体表面上的两个主曲率半径。
根据浸润理论，当液体与固体表面完全不相互湿润时，接触角为180，称为完全不湿润状态。
当液体与固体表面完全湿润时，接触角为0，称为完全湿润状态。
在这两个极端之间的接触角可以用来表征液体与固体之间的亲疏程度。
接触角测定仪通过将液滴滴在固体表面上，观察液滴的形态并测量接触角来确定液体与固体的亲疏性。
一般来说，接触角测定仪包括一个装置用于生成液滴，一个显微镜用于观察液滴的形态，以及一个测量系统用于测量接触角。
测量接触角的常用方法有静态接触角法和动态接触角法。
静态接触角法是在液滴静止时测量接触角，而动态接触角法是在液滴运动时测量接触角。
根据测量原理和仪器的设计，接触角测定仪可以有不同的工作原理和测量精度。
需要注意的是，接触角受到多种因素的影响，包括液体性质、固体表面性质、温度、湿度等。
因此，在使用接触角测定仪进行测量时，需要控制这些因素以确保测量结果的准确性。
接触角测试仪使用方法
接触角测试仪使用方法
接触角测试仪是用来测量液体与固体表面接触角的仪器，一般分为静态接触角测试仪和动态接触角测试仪。
使用方法如下：
1. 静态接触角测试仪的使用方法：
a. 准备工作：打开仪器，将被测样品平放在测试台上，并调整好位置。
b. 调零：调节仪器的镜片或光源，使得接触角计为零。
c. 放置液滴：利用注射器或其他装液体的工具将液体滴在样品表面，确保液滴形状规整且内部无气泡。
d. 测量接触角：通过仪器上的观察窗口观察液滴与样品表面的接触角，并记录下来。
2. 动态接触角测试仪的使用方法：
a. 准备工作：打开仪器，将被测样品平放在测试台上，并调整好位置。
b. 设置参数：根据测试要求设置好仪器的相关参数，包括液滴大小、振动频率等。
c. 开始测试：启动仪器，观察液滴在样品表面的行为，并记录下动态接触角的变化情况。
在使用接触角测试仪时，需要注意以下几点：
- 确保被测样品表面干净，无尘、油污等杂质。
- 操作仪器时要小心谨慎，避免损坏仪器和样品。
- 根据实际情况选择合适的测试方法和参数，以获取准确的测试结果。
- 测试完成后及时清洁和维护仪器，确保下次使用时正常运行。
接触角测试标准
接触角测试标准接触角测试是一种常见的表面性质测试方法，通过测试液体在固体表面的接触角来评估表面的亲水性或疏水性。
接触角测试广泛应用于材料科学、表面工程、涂料、油墨、纺织品、医疗器械等领域。
在进行接触角测试时，需要严格遵守相关的测试标准，以确保测试结果的准确性和可比性。
一、测试仪器和设备。
在进行接触角测试时，需要使用专业的接触角测试仪器，如旋转滴定仪、静态接触角仪等。
这些仪器通常配备有高精度的摄像头和图像分析软件，能够实时捕捉液滴在固体表面的形态，并计算出接触角的数值。
在选择测试仪器时，需要考虑样品的大小、形状、表面性质等因素，以确保测试的准确性和可重复性。
二、样品准备。
在进行接触角测试之前，需要对样品进行准备。
首先，需要确保样品表面干净、平整，没有杂质和污染物。
其次，需要根据测试要求选择合适的测试液体，常用的测试液体有水、甘油、二甲基硅油等。
在选择测试液体时，需要考虑样品的表面性质和测试的目的，以确保测试结果的准确性和可比性。
三、测试方法。
接触角测试通常包括动态接触角测试和静态接触角测试两种方法。
动态接触角测试是通过测量液滴在固体表面的滚动角速度来计算接触角，适用于表面能较低的样品。
静态接触角测试是通过测量静止液滴在固体表面的接触角来评估表面的性质，适用于表面能较高的样品。
在进行测试时，需要根据样品的特点选择合适的测试方法，并严格按照相关的测试标准进行操作。
四、数据分析。
在完成接触角测试后，需要对测试数据进行分析。
通常可以通过图像分析软件测量液滴的形态和接触角的数值，也可以通过数学模型计算表面的能量和粗糙度等参数。
在数据分析过程中，需要注意排除测试误差和干扰因素，确保测试结果的准确性和可靠性。
五、测试标准。
在进行接触角测试时，需要严格遵守相关的测试标准。
不同的行业和应用领域通常有相应的测试标准，如ASTM、ISO、GB等。
在选择测试标准时，需要考虑样品的特点和测试的目的，以确保测试结果的准确性和可比性。
接触角的测定实验报告
接触角的测定实验报告实验名称：接触角的测定实验摘要：接触角的测定是重要的表征液体与固体界面性质的方法，也是液体在固体表面上的润湿行为的重要参数。
本实验采用平板法测定液体在固体表面上的接触角。
通过实验测定不同液体在不同固体表面的接触角，并分析其结果，进一步了解液体与固体界面性质。
引言：接触角是液体和固体接触时界面上的一个物理角度，它能够反映液体与固体表面之间的相互作用。
接触角的大小与液体在固体表面上的润湿性有关，通过测定接触角可以了解液体在固体表面上的润湿性能。
接触角的测定根据不同测量方法可分为平板法和斜板法，本实验采用平板法进行接触角的测定。
实验材料与仪器：1.实验材料：水、酒精、甘油、玻璃片、纸片、金属片2.实验仪器：平板法接触角测定装置、显微镜、取样针、量筒、滴管实验步骤：1.准备玻璃片、纸片和金属片，分别清洗并晾干。
2.将玻璃片放在平板法接触角测定装置上，确定固体表面。
3.使用量筒测量一定体积的液体，分别滴在玻璃片、纸片和金属片上。
4.使用显微镜观察液体在不同表面上的形态，并通过装置上的刻度测量接触角的大小。
5.重复实验多次，取平均值，并计算接触角的标准偏差。
实验结果与讨论：根据实验测量得到的数据，我们可以计算不同液体在不同固体表面上的接触角。
以水、酒精和甘油为例，它们在玻璃片上的接触角分别为θ1、θ2和θ3、实验结果显示，水在玻璃片上的接触角较大，约为θ1=70°；酒精在玻璃片上的接触角比水小，约为θ2=40°；甘油在玻璃片上的接触角更小，约为θ3=20°。
这表明水、酒精和甘油在玻璃表面上的润湿性能依次增强。
同样的方法也可以测试其他固体表面和液体的接触角。
接触角的大小与固体表面的亲疏性有关，亲水性表现为接触角较小，亲油性表现为接触角较大。
在实验中，水的接触角较大，说明玻璃片表面具有亲油性；而甘油在玻璃片上的接触角较小，说明玻璃片表面具有亲水性。
这与玻璃表面的化学性质和形貌有关。
接触角测量仪原理
接触角测量仪原理接触角测量仪是一种用于测量液体在固体表面上的接触角的仪器。
接触角是指液体与固体表面接触时所形成的角度，它可以反映出固体表面的亲水性或疏水性。
接触角测量仪的原理主要基于Young方程和Young-Dupré方程。
Young方程描述了液体在固体表面上的接触角与液体表面张力之间的关系。
它的数学表达式为cosθ = (γsv γsl) / γlv，其中θ表示接触角，γsv表示固体与气体表面张力，γsl表示固体与液体表面张力，γlv表示液体与气体表面张力。
根据Young方程，当γsv > γsl + γlv时，液体与固体的接触角为锐角；当γsv < γsl+ γlv时，液体与固体的接触角为钝角。
Young-Dupré方程则描述了固体表面上的接触角与固体表面自由能之间的关系。
它的数学表达式为cosθ = 1 + (γlv γls) / γls，其中θ表示接触角，γlv表示液体与气体表面张力，γls表示液体与固体表面张力。
根据Young-Dupré方程，当γlv > γls时，固体表面呈现亲水性；当γlv < γls时，固体表面呈现疏水性。
接触角测量仪利用这些原理，通过测量固体表面上液体的接触角来判断固体表面的亲水性或疏水性。
其测量原理主要包括光学测量法、重力法、压力法和动态法等。
光学测量法是通过测量液滴在固体表面上的形态和光学特性来计算接触角。
这种方法通常使用高分辨率相机或显微镜来观察液滴形态，并通过图像处理软件来计算接触角。
重力法是通过改变液滴的重力来测量接触角。
通过调整固体表面的倾斜角度或旋转固体表面，使液滴受到重力影响而变形，从而测量接触角。
压力法是通过测量液滴在固体表面上的压力分布来计算接触角。
这种方法通常使用压力传感器来测量液滴对固体表面的压力分布，并通过数学模型计算接触角。
动态法是通过改变液滴的形态或运动状态来测量接触角。
这种方法通常包括液滴的振荡、脉冲或震荡等，通过观察液滴的运动状态来计算接触角。
接触角的测量方法
接触角的测量方法接触角是指液体与固体表面接触时，液体表面与固体表面所形成的夹角。
接触角的大小直接影响着液体在固体表面上的传播和吸附性能，因此准确测量接触角对于研究液体在固体表面上的性质具有重要意义。
本文将介绍几种常用的接触角测量方法。
一、传统测量法。
传统的接触角测量方法主要是利用接触角计或接触角测量仪进行测量。
首先将待测液体滴在固体表面上，然后通过放大镜或摄像头观察液滴与固体表面的接触情况，根据液滴与固体表面所形成的夹角即可得到接触角的大小。
这种方法简单直观，适用于一般情况下的接触角测量。
二、动态测量法。
动态测量法是利用高速相机或慢速相机对液滴在固体表面上的扩展过程进行拍摄，然后通过图像处理软件对液滴的形态进行分析，从而得到接触角的大小。
这种方法能够更准确地反映液滴在固体表面上的扩展情况，适用于测量接触角随时间变化的情况。
三、压缩法。
压缩法是利用压力传感器或力传感器对液滴在固体表面上施加压力时的压力-位移曲线进行测量，通过分析曲线的斜率和截距来计算接触角的大小。
这种方法能够较准确地反映液滴在固体表面上的变形情况，适用于测量接触角与压力的关系。
四、光学测量法。
光学测量法是利用反射角、透射角或折射角来计算接触角的大小。
通过测量液滴在固体表面上的反射、透射或折射光线的角度，然后利用光学原理计算得到接触角的大小。
这种方法能够非常精确地测量接触角，适用于对接触角精度要求较高的情况。
总结。
以上介绍了几种常用的接触角测量方法，每种方法都有其适用的场合和优缺点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的接触角测量方法，并结合其他实验手段进行综合分析，以获得准确的接触角数据。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
接触角测量仪测试原理分析计算方法
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：。
动态接触角及接触角滞后的测量
动态接触角及接触角滞后性的测量用座滴法测量动态接触角有二种基本的方法：1) 加液/减液法就是在形成液滴后，再继续以很低的速度往液滴加入液体，使其体积不断增大。
开始时，液滴与固体表面的接触面积并不发生变化，但接触角渐渐增大。
当液滴的体积增大到某一临街值时，液滴在固体表面的三相接触线发生往外移动，而在发生移动前瞬间的接触角，被称为前进角。
在此之后，接触角基本保持不变。
反之如果从一形成的液滴不断地以很低的速度把液体移走，使其体积减小。
开始时，液滴与固体表面的接触面积也并不发生变化，但接触角渐渐减小。
当液滴的体积减小到一定值时，液滴在固体表面的固/液/气三相接触线开始往里移动。
在发生这一移动前夕的接触角，就是后退角。
在此之后，接触角也应基本保持不变。
1）加液/减液法测量前进/后退接触角在运用这一方法时，必须注意以下几点：∙体积变化的速度应足够低，尽量保证液滴在整个过程有足够的时间来松弛，使得测量能在准平衡下进行。
∙由于这一过程中一般都有针头/毛细管的卷入以加入/移走液体，针头/毛细管的直径一定要（与液滴相比）足够小，使液体在针管/毛细管外壁上的润湿不会对液滴在固体表面的接触角产生影响。
这一点尤其是对后退角的测量更为突出，否则测得的值将严重偏离真实值。
∙同样由于过程中针头/毛细管的卷入，使得液滴一般不再呈现中心轴对称，也不再能被看作是圆或椭圆的一部分，所以基于Young-Laplace或圆或椭圆方程式的计算方法都将遇到困难，带来较大误差。
此时一般使用广义切线法，但此方法往往对少量的背景噪音较敏感。
2) 倾斜板（tilting plate）法将一足够大体积的液滴置于待测的样品表面后，把样品表面朝一方缓慢、不断地倾斜。
当开始时液滴不发生移动，而只是其中的液体由后方向前方转移，使得前方的接触角不断增大，而后方的不断缩小。
当倾斜到一定角度时，液滴开始发生滑动。
发生滑动前夕液滴的前角就是前进角，后角则为后退角。
2）倾斜板（tilting plate）测量前进/后退/起始滚动角倾斜板法有二种实现方法：∙整体倾斜法：将整套测量仪置于摇篮状的倾斜架上，让包括摄像机，光学镜头，样品台，样品和光源等组件的整套仪器同时倾斜。
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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r
r ＝ 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。
当前进接触角和后退接触角都为90°时，cosθ为零，此时样板受力大小仅是浮力的贡献，此时样板的受力大小与样板在液体中的浸入深度成线性关系。
依据液体在插入和抽出过程中受力的变化利用（3）式计算得到液体在固体表面的前进接触角和后退接触角：
cosθ＝（F w＋F a）/ (r·L) (3)
四．实验步骤
1.制样
将测定的固体固体成10×20×1mm尺寸的薄板，用作实验测试的样板。
2.启动仪器和电脑控制系统的电源，调整恒温槽温度到指定测试温度。
3.测定指定温度下各种液体的表面张力r
4.启动接触角测试软件：点击“Contact Angle Measurement”按钮，
5.用正己烷测量润湿周长：点击“New Measurement”，然后选择“Wetted Length”。
记录测得的数据
6.用水和乙醇分别测量固体的接触角：“New Measurement”，然后选择“Contact
Angle”，输入测量所需的参数，点击“run”在点击“Start measurement”。
7.测量不同温度条件下，不同液体在固体表面的动态接触角
8.试验结束，关闭电源，清洁干净仪器，冷却后罩上盖布。
9.填写实验仪器使用记录
五．数据处理
1.实验记录
2.作图
作温度－θa 和温度－θr关系曲线。
3.总结化学物质组成、温度对固体表面张力影响的基本规律。
六．实验注意事项
在实验的每个环节注意动作的轻巧和协调性，必须严格保持实验环境清洁。