接觸角測試儀基本原理和應(yīng)用

時(shí)間：2022-09-14作者：深圳東儀精工設(shè)備有限公司瀏覽：444

接觸角測量儀，主要用于測量液體對固體的接觸角，即液體對固體的浸潤性，該儀器能測量各種液體對各種材料的接觸角。該儀器對石油、印染、醫(yī)藥、噴涂、選礦等行業(yè)的科研生產(chǎn)有非常重要的作用。
 
     接觸角測試儀的定義：
 
專業(yè)用于丈量固體表面自由能的專業(yè)丈量/測定儀器，通過白金板法、懸滴法、插板法等原理，實(shí)現(xiàn)精確固體表面自由能表現(xiàn)之一接觸角值的丈量。同時(shí)，利用軟件技術(shù)，可能測得動態(tài)的接觸角值，如前進(jìn)角/后退角、傾斜角、轉(zhuǎn)動角等以及隨時(shí)間變化的接觸角測試等。
 
接觸角測試儀測試基本原理
 
接觸角測試儀由于測試技術(shù)不同，我們通常能夠找到多種方法測試接觸角。而應(yīng)用這些接觸角的測試技術(shù)，我們生產(chǎn)廠就能夠生產(chǎn)出各種原理的接觸角測試儀。
 
1、影像分析法（角丈量儀Goniometry）接觸角測試儀：
 
影像分析法是通過滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面，通過影像分析技術(shù)，丈量或計(jì)算出液體與固體表面的接觸角值的簡易方法。作為影像分析法的儀器，其基本組成部分不過乎光源、樣品臺、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)。較簡單的一個(gè)影像分析法可以不含圖像采購系統(tǒng)，而通過鏡頭里的十字形校正線往直接相切于鏡頭里觀察到的接觸角得到。
 
作為動態(tài)接觸角測試系統(tǒng)的應(yīng)用，如我們測試前進(jìn)角θA和后退角θR時(shí)，我們可以通過控制進(jìn)樣量來實(shí)現(xiàn)，如我們想測前進(jìn)角θA，我們就可以增加液體量；如我們想測后退角θR時(shí)，我們可以減少液體量。當(dāng)然，我們也可以讓樣品臺傾斜，直接測得傾斜角，而此時(shí)，我們必須使用高速相機(jī)進(jìn)行圖像采集。標(biāo)準(zhǔn)的影像分析系統(tǒng)會采用CCD攝像和圖像采集系統(tǒng)，同時(shí)，通過軟件分析接觸角值。
 
影像分析法接觸角測試儀的優(yōu)點(diǎn)
 
影像分析法接觸角測試儀可使用環(huán)境遠(yuǎn)**力丈量法，我們可以輕易測得各種外形品的接觸角值。而力丈量法接觸角測試儀對于材質(zhì)的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們較可以用于測試高溫條件下的樣品的表面張力值，如融化后的聚合物。這就是影像分析法接觸角測試儀的優(yōu)點(diǎn)，不過影像分析法接觸角測試儀的缺點(diǎn)也很明顯。
 
影像分析法接觸角測試儀的缺點(diǎn)
 
(1)影像分析法接觸角測試儀的主要缺陷在于人為誤差較大。
 
這種缺陷主要是由于：**、接觸角切線的再現(xiàn)能力較差，主要是由于使用者的人為判定誤差所致；第二、水平線的確認(rèn)較困難，而水平線的高低不同，導(dǎo)致的結(jié)果也會有較大誤差。
 
以上缺陷作為彌補(bǔ)辦法，DR系列接觸角測試儀采用軟件全自動分析方法計(jì)算接觸角值。但這種方法也會受限于測試區(qū)域內(nèi)是否有雜點(diǎn)。同時(shí)，DR系列接觸角測試儀采用高精度升降臺，控制樣品臺水平線與軟件水平線的一致，以硬件方式提升水平線的識別能力。但是，這種硬件校正水平線也會因樣品不同，有時(shí)也會存在水平線無法觀察到的現(xiàn)象。
 
(2)影像分析法接觸角測試儀在前進(jìn)后退角測試過程中，樣品進(jìn)樣過程的重復(fù)性較差。
 
液滴移轉(zhuǎn)過程中，我們通常會這次進(jìn)樣多，這次進(jìn)樣少，而這樣的量的變化同樣會導(dǎo)致接觸角丈量值的變化。相對于力丈量法測試動態(tài)接觸角而言，這種缺陷是非常明顯的。
 
(3)影像分析法接觸角測試儀無法正確測試?yán)w維接觸角和粉體接觸角值
 
 
2、插板法接觸角測試儀：
 
也稱傾板法接觸角測試儀，其原理是固體板插進(jìn)液體時(shí)，只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時(shí)液面才直平伸至三相交界處，不出現(xiàn)彎曲。否則，液面將出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。因此，改變板的插進(jìn)角度直至液面三相交界處四周無彎曲，這時(shí)，板面與液面的夾角即為接觸角。斜板法避免了作切線的困難，進(jìn)步了丈量的精度，但**的缺點(diǎn)是液體用量較多。這在很多情況下妨礙了它的應(yīng)用，且，他只能測試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的接觸角測試儀。
 
3、力丈量法（Tensiometry）接觸角測試儀：
 
這種方法有時(shí)也被稱為Wilhelmy板法測接觸角，應(yīng)用這種方法的接觸角測試儀主要是采用接觸角測試儀測試系統(tǒng)的接觸角測試儀。通常通過軟件系統(tǒng)的增加，實(shí)現(xiàn)對接觸角測試，在實(shí)際儀器采購中，通常為使用接觸角測試儀（SurfaceTensiometer）中的稱重傳感器，同時(shí)借助軟件分析來實(shí)現(xiàn)丈量接觸角的目的。
 
具體原理如下：將一個(gè)固體樣品板浸進(jìn)測試液體中，由于液體的表面張力以及固體的表面自由能的作用，稱重傳感器會感測到一個(gè)向下拉的力F（Wettingforce）具體計(jì)算公式如下：
 
F=γlgcosθP。
 
其中：P代表板的周長。假如知道此時(shí)測得的力是多少，我們就可以看出接觸角θ值。
 
當(dāng)然，以上我們沒有考慮被測樣品的浮力。
 
假如我們提升或降低樣品浸進(jìn)的深度，就可以測得后退角/前進(jìn)角的值了。
 
力丈量法接觸角測試儀的優(yōu)點(diǎn)
 
(1)力丈量法接觸角測試儀通過不斷的升降板，我們可以測得整個(gè)樣品的均勻接觸角值。
 
(2)力丈量法接觸角測試儀可以測得動態(tài)體系的接觸角值，主要考察隨時(shí)間變化而變化。特別對于接觸角滯后現(xiàn)象能夠有一個(gè)較好的觀察。
 
力丈量法接觸角測試儀的缺點(diǎn)
 





(1)力丈量法接觸角測試儀首先得保證有足夠的液體量讓樣器浸進(jìn)；

 
(2)力丈量法接觸角測試儀樣品必須切除，且較好知道周長，高度等幾何參數(shù)。
 
(3)力丈量法接觸角測試儀要求樣品均勻足夠小和輕。若**過傳感器的量程的話，測試是不可能完成的。
 
(4)力丈量法接觸角測試儀受溫度影響較大，無法測得高溫條件下的接觸角值。
 
4、透過丈量法接觸角測試儀：
 
主要用于丈量粉體接觸角等的接觸角測試儀。這種接觸角測試儀的基本原理是：在裝有粉末的管中固體粒子間的間隙相當(dāng)于一束毛細(xì)管。毛細(xì)作用使可潤濕固體粉末表面的液體透進(jìn)粉體柱中。由于毛細(xì)作用取決于液體的表面張力和對固體的接觸角，故測定已知表面張力液體在粉末柱中的透過性可以提供液體對粉末的接觸角的知識。在具體應(yīng)用中，我們又把它分為透過高度法（又稱透過平衡法）接觸角測試儀和透過速度法接觸角測試儀兩種接觸角測試儀
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  詞條說明

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  接觸角測量儀，主要用于測量液體對固體的接觸角，即液體對固體的浸潤性，該儀器能測量各種液體對各種材料的接觸角。該儀器對石油、印染、醫(yī)藥、噴涂、選礦等行業(yè)的科研生產(chǎn)有非常重要的作用。?接觸角測量儀技術(shù)指標(biāo)：?1. 測試分辨率：0.01°2. 測試精度： 0.1°3、光學(xué)系統(tǒng)：（1）成像：標(biāo)準(zhǔn)CCD攝像機(jī)和連續(xù)變倍顯微鏡鏡頭；（2）光源：可調(diào)亮度單色冷光LED背光光源，圖像中液滴邊緣

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