接觸角試驗(yàn)儀水滴角測(cè)量?jī)x方法：接觸角因測(cè)量原理的不同大致可分為影像分析法、力測(cè)量法和滲透法3種：...

接觸角試驗(yàn)儀水滴角測(cè)量?jī)x方法：接觸角因測(cè)量原理的不同大致可分為影像分析法、力測(cè)量法和滲透法3種：

影像分析法（外形圖像分析法）：通過(guò)攝像系統(tǒng)獲得液體在固體表面上的外形圖像，再運(yùn)用圖像處理技術(shù)和一系列計(jì)算方法將圖像中液體與固體的接觸角計(jì)算出來(lái)。是常用和普遍的測(cè)量方法。

※ 影像分析法測(cè)量靜態(tài)接觸角的方法大致可分為停滴法、停泡法和插板法3種：

A. 停滴法（Sessile Drop Method）：從毛細(xì)管口處至上而下滴出一液滴停在固體上表面，采集并分析液滴在固體上表面的角度，也稱座滴法、靜滴法、躺滴法或液滴法；

B. 停泡法（Captive Drop Method）：將固體放在液體上面，液體與固體間沒(méi)有空隙，用特制毛細(xì)管至下而上噴出氣泡，停在固體下表面，采集并分析浸入液體中氣泡在固體下表面的角度，也稱氣泡俘獲法或貼泡法；

C. 插板法（Inserting Plate Method）：將固體板插入液體中，通過(guò)改變固體板的插入角度，直至液面水平地達(dá)到固體的表面為止，采集并分析水平液面與固體板表面之間的夾角，也稱傾板法。因液體用量較多，且無(wú)法測(cè)出曲面、多點(diǎn)和大于90°的接觸角，所以應(yīng)用范圍較小。接觸角試驗(yàn)儀水滴角測(cè)量?jī)x

影像分析法是目前應(yīng)用較廣泛的接觸角測(cè)量方法，其使用環(huán)境遠(yuǎn)高于力測(cè)量法，如可測(cè)試高溫條件下樣品的接觸角；適用于各種形狀的樣品分析，如斜面、凹凸面和不可切割的樣品等。但其所有測(cè)試均存在人為誤差，如人為判斷接觸角切線和水平線的誤差，即使是軟件自動(dòng)分析也會(huì)受限于測(cè)試區(qū)域內(nèi)的雜點(diǎn)干擾；測(cè)試前進(jìn)角和后退角過(guò)程中，不同液滴量的誤差也會(huì)導(dǎo)致接觸角值的誤差，相對(duì)于力測(cè)量法而言，這種缺陷是非常明顯的；且無(wú)法測(cè)試潤(rùn)濕性粉體的接觸角。

力測(cè)量法（稱重法）（Dynamic Wilhelmy Method）：采用表面張力儀中的稱重傳感器和分析軟件，測(cè)量固體與液體間的界面張力，再通過(guò)換算得出接觸角值。

 將一個(gè)固體樣品板浸入測(cè)試液體中，由于液體的表面張力以及固體的表面自由能的作用，稱重傳感器會(huì)感測(cè)到一個(gè)向下拉的力F，根據(jù)如下計(jì)算公式：

                   F=γLG·cosθ·P           (1)

(1)式中P為板的周長(zhǎng)，因此只要測(cè)得力F的值，就可以看出接觸角θ值，當(dāng)然以上我們沒(méi)有考慮被測(cè)樣品的浮力。如果提升或降低樣品浸入的深度，就可以測(cè)得后退角或前進(jìn)角的值。

力測(cè)量法可通過(guò)不斷的升降板測(cè)得整個(gè)樣品的平均接觸角值；分析接觸角隨時(shí)間的變化而變化的動(dòng)態(tài)接觸角體系。但采用力測(cè)量法對(duì)于樣品材質(zhì)的均勻度和平整性要求較高；樣品要足夠小和輕，不能超過(guò)稱重傳感器的量程范圍，且周長(zhǎng)、高度等幾何參數(shù)要已知；要保證有足夠量的液體讓樣品侵入；受溫度影響較大，無(wú)法測(cè)量高溫條件下樣品的接觸角。

滲透法（透過(guò)測(cè)量法）（Washburn Method）：主要用于測(cè)量粉體的接觸角。將粉體裝在一內(nèi)徑均勻的空心管中壓實(shí)，要求管底允許液體自由通過(guò)，但不允許粉體漏失。其粉體粒子間的間隙相當(dāng)于一束毛細(xì)管，當(dāng)管底接觸液面時(shí)，毛細(xì)作用會(huì)使可潤(rùn)濕粉體表面的液體透入粉體柱中。由于毛細(xì)作用取決于液體的表面張力和對(duì)固體的接觸角，所以可通過(guò)測(cè)試已知表面張力的液體在壓實(shí)粉體柱中的滲透性來(lái)測(cè)試粉體的接觸角，滲透性的測(cè)量方法包括透過(guò)高度法（又稱透過(guò)平衡法）和透過(guò)速度法兩種：

A. 透過(guò)高度法：液面在毛細(xì)力的作用下會(huì)在粉體柱中上升，上升的最大高度h由下式?jīng)Q定：

                   h=-2·γ·cosθ/(ρ·g·r)            (2)

(2)式中γ為液體表面張力、θ為接觸角、ρ為液體密度值、g為重力加速度、r為粉體柱的等效毛細(xì)管半徑。由于粉體柱r值無(wú)法直接測(cè)定，通常采用標(biāo)準(zhǔn)液體校正的辦法來(lái)解決，即用一個(gè)已知表面張力、密度和對(duì)所研究粉末接觸角為0的液體先測(cè)定其透過(guò)高度。通過(guò)計(jì)算此時(shí)的透過(guò)高度換算出r值。然后再用另一種液體測(cè)定，計(jì)算出接觸角值。

由于粉體柱的等效毛細(xì)半徑與其粒子大小、形狀及填裝緊密程度密切相關(guān)，故對(duì)樣品填裝方法的統(tǒng)一性十分重要，此外還需要足夠的平衡時(shí)間以保證達(dá)到毛細(xì)上升的最大值。

B. 透過(guò)速度法：根據(jù)Washburn方程可知，若液體由于毛細(xì)作用滲入半徑為r的毛細(xì)管中，滲透過(guò)程中壓縮粉體柱中的氣體而引起的壓力差的平方△P2是時(shí)間t的函數(shù)，其方程為：

                   △P2=[(β·γ·cosθ)÷η]×t            (3)

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