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接触角测量仪---接触角的测量时机

发布时间: 2025-10-17  点击次数: 38次

    通常情况下,使用接触角测量仪进行测量,需要等待液滴形态稳定后再操作。但对于不同的固体表面,等待时间和判断标准不同。


    平衡接触角:这是理论上液滴在固体表面达到热力学平衡时的角度。在实际使用接触角测量仪进行测量时,我们追求的是这个值。


    情况一:高能/亲水/刚性表面,液滴会迅速铺展,接触角很小(通常<30°)。对于非常亲水的表面,铺展可能在毫秒级内完成,应在液滴滴下后1-2秒内立即测量。如果等待时间过长,液滴可能会因为蒸发而体积变小,导致接触角减小;或者因为表面吸水而发生变化。


    情况二:低能/疏水/柔性表面,液滴会形成一个较大的接触角(>90°)。在滴加的瞬间,由于惯性冲击,液滴会先被压扁(接触角暂时变小),然后回弹、收缩,最终达到一个稳定的平衡状态。这个过程需要几秒钟。需要等待1至10秒,待液滴的轮廓不再发生肉眼可见的抖动和回缩后,再进行测量。此时接触角达到稳定值。


    情况三:特殊活性表面,液滴与表面之间会发生持续的物理或化学作用。多孔表面,液体会渗入孔隙,导致接触角随时间持续减小。吸水表面,液滴体积会因吸收而变小,接触角变化无规律。超疏水表面,液滴可能处于不稳定的Cassie状态,随时可能过渡到Wenzel状态(钉扎效应)。反应性表面:表面与液体发生化学反应,接触角会持续变化。


    对于这类表面,单次测量是不够的。必须使用仪器的视频录制或连续拍照功能,记录下从滴加到之后数十秒甚至数分钟内的完整过程。然后在数据分析时,可以:取某一特定时间点(如第10秒)的角度。分析接触角随时间变化的曲线。报告中需明确注明是“瞬时接触角"并标注测量时间。


    默认操作:对于未知样品,等待2-5秒后测量,并观察液滴轮廓是否稳定。


    使用视频功能:现代接触角测量仪都带有高速摄像头。强烈建议录制视频,然后从视频中选取稳定帧进行测量,这是最准确的方法。


    控制环境:在恒温恒湿环境下操作,避免气流和振动,这些因素会干扰液滴的稳定。


    保持一致:在对比不同样品的接触角时,必须保证从液滴接触到测量的时间间隔相同,否则数据没有可比性。


    观察而非猜测:最重要的原则是用眼睛观察液滴轮廓是否已经稳定。当液滴的三相接触线(液-固-气交界线)和轮廓线在1-2秒内不再移动时,就是最佳的测量时机。


    简单来说:对于疏水表面,等一下再测;对于亲水表面,尽快测;对于不确定或有活性的表面,录下来看全过程。


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