接觸角在納米材料表面改性應(yīng)用
1)當(dāng)θ=0，*潤濕；
2)當(dāng)θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；
3)當(dāng)θ=90°，是潤濕與否的分界線；
4)當(dāng)θ﹥90°，不潤濕；
5)當(dāng)θ=180°，*不潤濕。
潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。
1.什么是接觸角
接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。若θ<90°，則固體是親液的，即液體可潤濕固體，其角越小，潤濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤濕固體，容易在表面上移動，不能進(jìn)入毛細(xì)孔。
2.測試方法:
接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用泛,測值直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法.外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機(jī)獲得液滴的外形圖像, 再運用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來.計算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值。young-laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來準(zhǔn)確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓，從而計算出其接觸角。
3. 通俗概括
接觸角并不復(fù)雜，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對于固體平面的外切線。接觸角的應(yīng)用非常廣泛，甚至可以說涉及到身邊的每個細(xì)節(jié)，比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆脫落。其他比如農(nóng)藥和蔬菜葉面、涂料和內(nèi)外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等，從教學(xué)科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)到日常生活，舉不勝舉。
4. 界面接觸角測試儀運用領(lǐng)域
廣泛運用 教育科研 化妝品、選礦、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境保護(hù)、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學(xué)、液晶顯示器 生物制藥 醫(yī)療器材 太陽能等行業(yè)
1. 接觸角測量范圍：0～180°
2. 滾動角測量范圍：0～360°(選配，如需要可以選擇sci3000f型)
3. 接觸角分辨率：0.01°
4. 接觸角測值精度：±0.1°(θ/2 法)
5. 表面張力測試方法：懸滴法
6. 表面張力測試范圍：0～1000mn/m
7. 表面張力測試分辨率：0.01mn/m
8. 儀器尺寸及重量：245wx530dx450h mm 12 kg
9. 電源：ac220—240v 50hz
（一） 樣品臺及其控制：
1、樣品臺移動：三維控制，xy行程：手動±50mm 精度：0.1mm z行程：手動 25mm 精度：0.01mm
2、樣品臺大?。?0*100mm
3、樣品臺旋轉(zhuǎn)：360°滾動角測試平臺 (選配)
4、儀器水平控制：樣品臺水平控制、鏡頭水平控制和整機(jī)四腳水平
（二） 進(jìn)液系統(tǒng)及其控制：
1、進(jìn)液系統(tǒng)：手控制*系統(tǒng)
2、進(jìn)液器： 50ul、100ul及魯爾式高精度微量進(jìn)樣器一套
3、針頭： 0.7mm 標(biāo)準(zhǔn)針頭、0.14mm超細(xì)針頭及疏水針頭一套
4、進(jìn)樣器控制：xy 行程：手動 12.5mm*12.5mm 0.01mm精度 z行程：手動25mm 0.01mm精度 實現(xiàn)移液及焦距對焦功能
5、進(jìn)樣模式：程序設(shè)置進(jìn)樣區(qū)域，多點自動按序拍攝，統(tǒng)一分析計算，自動得到數(shù)據(jù)，一鍵出結(jié)果。
（三） 成像系統(tǒng)及其控制：
1、鏡頭控制：一維俯仰控制
2、鏡頭：高性能工業(yè)連續(xù)放大鏡頭，0.7-5x光學(xué)放大，有效像素55 -320 pixel/mm
3、相機(jī)系統(tǒng)：工業(yè)級超低照度ccd系統(tǒng)（專業(yè)），放大倍數(shù)可達(dá) 60 倍
4、水平解析度：750線，0.0005lux照度
5、相機(jī)通訊：進(jìn)口芯片系列ccd，25幀/秒（60幀/秒）的速度，或更高幀率
6、分辨率（低）：1280*1024
7、背景光：連續(xù)可調(diào)亮度led冷光源 ，50個左右高亮度led燈，進(jìn)口亞克力遮光片技術(shù)，發(fā)光均勻。
8、七維調(diào)整平臺
四、軟件指標(biāo)：
1、接觸角分析方法:
6種： 量高法、五點擬合法、量角法、插板計算法、懸滴擬合法、自動影像分析法等
2、可測靜態(tài)接觸角、動態(tài)接觸角（滾動角）、前進(jìn)接觸角、后退接觸角、液滴表面張力、表面自由能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
3、接觸角數(shù)據(jù)取得方式：全自動測值和人工修整相結(jié)合。按測試，軟件自動拍照-查找敏感點-計算接觸角值-顯示計算結(jié)果，整個過程無須人工干預(yù)，以降低人為因素影響
4、接觸角量測技術(shù)：數(shù)學(xué)模型擬合與真實液滴外廓實際量測相結(jié)合，解決非對稱圖像測值問題
5、測試液滴狀態(tài)，共4種：懸滴法(pendant drop/測表面張力)、停滴法(sessile drop)（2/3態(tài)）、氣泡虜獲法、插板法等
6、曲面修正：上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正
7、動/靜態(tài)接觸角測試，可測試前進(jìn)和后退角，傾斜角和滾動角值（需要加配旋轉(zhuǎn)平臺）
8、拍攝圖像方法：單張或60幀/秒連續(xù)拍攝
9、左右接觸角值分別計算與比較功能，軟件自動求取平均接觸角
10、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理功能：備份、壓縮、導(dǎo)出excel表格，測值以及曲線擬合結(jié)果均可保存到導(dǎo)出的圖片上，直觀明了。
11、視頻錄相功能：錄制avi格式影視圖像，可用于ppt文件制作
12、多種表面自由能估算模型，至少有9種表面自由能估算模型，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面
測量表觀接觸角的意義
上面也提到，楊氏關(guān)系式只適用于理想的固體表面。后者是指光滑、平整、均勻、無孔隙以及不與所接觸的液體起任何化學(xué)反應(yīng)，也不會發(fā)生吸收/滲透等作用的表面。這里的均勻既是指化學(xué)屬性（如化學(xué)組成），也是指物理屬性（如取向、排列、有序性等）的均勻。這些條件對一固體表面提出了很高的要求，是多數(shù)通常的樣品所無法達(dá)到的。所以在通常的固體表面上觀測到的（也即測量到的）接觸角被稱為表觀接觸角（apparent contact angle）。表觀接觸角并不一定是液體/固體表面組成的體系常數(shù)，也就是說，同一液體在由同一材料制作的固體表面上可以有不同的表觀接觸角，因為其數(shù)值不但與材料有關(guān)，也與表面的許多其它屬性有關(guān)。這些屬性包括表面的光滑程度，平整程度，幾何/微觀形貌，分子排列取向，對液體的吸濕性，滲透性等。另外表觀接觸角也很可能與液滴的形成方式有關(guān)。在這里我們排除了液體與固體表面發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)的可能性，因為其對結(jié)果的影響更是顯而易見的。所以更確切地講實際測量過程中獲得的表觀接觸角是一表面多種屬性的綜合參數(shù)，表征著實際表面對某一液體的潤濕屬性。
以上的討論容易讓人產(chǎn)生一種疑惑的感覺或錯綜復(fù)雜的印象：在這種情況下，測量液滴在固體表面的接觸角有多少價值，能提供多少信息？答案很簡單：這正是我們所希望的，因為這正是我們的真實世界里所發(fā)生的、觀測到的，當(dāng)然也就是我們研究、測量的目的。如果反過來假設(shè)一種測量技術(shù)得到的確實是真正的楊氏接觸角，那么我們還得想出一種辦法（比如通過理論或模型），使得可以從楊氏接觸角獲得表觀接觸角，因為多數(shù)情況下我們更關(guān)心的是后者的值。
如果說上面的楊氏關(guān)系式把楊氏接觸角與理想狀態(tài)下的界面作用力聯(lián)系在一起，那么表觀接觸角在一定程度上通過同樣的楊氏關(guān)系式把表觀接觸角與表觀狀態(tài)下（也即真實情況下）的界面相互作用力以及其它的影響因素（這二者也可以合起來作為表觀界面相互作用力來看待）聯(lián)系在一起，而這正是許多實際工作所需要的。通過測量液體在固體表面的接觸角等潤濕行為，可以間接獲得固體表面的（表觀）表面自由能信息，表征固體表面各種可影響其潤濕行為的參數(shù)。