接觸角測量儀如何測量真實(shí)接觸角值？

      對于一指定的體系，從熱力學(xué)角度來說，接觸角值應(yīng)該是個(gè)定值。但事實(shí)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，液滴在表面的接觸角值往往呈現(xiàn)一個(gè)范圍：從大致所謂的最大前進(jìn)接觸角到小致所謂的最小后退角，它們給定了液滴在表面可能達(dá)到的接觸角的最大值和最小值。

真實(shí)接觸角值的這種分散性主要源于：

(1) 材料表面的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)阻礙液體的鋪展;

(2) 液滴會(huì)發(fā)生變形；

(3) 基線不規(guī)范難以確定

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      使用視頻光學(xué)法準(zhǔn)確測量接觸角的關(guān)鍵點(diǎn)在于：選擇適合當(dāng)前液滴的擬合方法擬合液滴輪廓，并合理確定基線的位置。

真實(shí)接觸角值的測量方法主要有以下幾種：

1. 圓法擬合  

      假設(shè)液滴是球體的一部分，把液滴側(cè)面輪廓擬合成圓的一部分就是圓法擬合。在三相接觸點(diǎn)上做此圓弧的切線，切線與基線的夾角為實(shí)測接觸角(Circle法和Wide-High法)。一般來說接觸角小于15°且液滴體積不超過3μl的情況下可以選用circle法擬合。

2.二次曲線法擬合

      二次曲線法擬合就是把液滴的側(cè)面輪廓擬合成二次曲線的一部分，也包括了橢圓和圓這類特殊的二次曲線，那此二次曲線在三相接觸點(diǎn)上的切線與基線的夾角為實(shí)測接觸角(Conic法)。接觸角大于15°小于140°的情況下選擇Conic擬合方法。

3.Laplac-Young曲線法擬合

      如精確的把液滴受到重力(浮力）和Laplace界面壓力差的影響計(jì)算在內(nèi)，我們把液滴的側(cè)面輪廓擬合成符合Y-L方程的曲線，那此Y-L曲線在三相接觸點(diǎn)上的切線與基線的夾角為實(shí)測接觸角(Laplace-Young法)。接觸角大于140°且液滴比較對稱時(shí)重點(diǎn)考慮Laplace-Young法擬合。

4.True液滴法擬合

      把液滴的側(cè)面輪廓分段優(yōu)化再綜合各段特征擬合出液滴輪廓曲線，此曲線在三相接觸點(diǎn)上的切線與基線的夾角為實(shí)測接觸角。測量動(dòng)態(tài)接觸角時(shí)，在液滴明顯不對稱的情況下可選此法擬合。

5.切線法擬合

      把液滴側(cè)面輪廓中三相點(diǎn)附近的一小段輪廓線擬合成二次曲線是切線法擬合，在三相接觸點(diǎn)上此二次曲線的切線與基線的夾角為實(shí)測接觸角(Tagent 法)，理論上適合所有場合，但實(shí)踐中較少單獨(dú)使用。切線法可以用于液滴不對稱時(shí)，或用來和其他擬合方法測得的結(jié)果對比印證。

      不少儀器的軟件功能在給出接觸角測量結(jié)果的時(shí)候，同時(shí)給出了算法模型和實(shí)測液滴輪廓之間的偏差值，多數(shù)情況下這個(gè)偏差值越小結(jié)果越準(zhǔn)確。這個(gè)計(jì)算功能可以幫助使用者判斷所選用的算法模型是否合適。