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仪器简介：
1. 概述
接触角 (contact angle) 是液/流-介面遇到固体表面时形成的角，以度(degree)计，介于0到180度之间。对于一给定的体系，接触角是特定的，取决于三个介面（液/流，固/流和液/固）间的相互作用。接触角的概念经常用下图所示的在一固体表面平面上形成的小液滴来表示。理想的情况下，这一小液滴应尽量足够地小，因为液滴本身的重力事实上对以上提到的接触角是有影响的。达到平衡时的液滴的形状由Young-Laplace方程决定，接触角在这里起着边界条件的作用。
1.1 测量方法
座滴法“Sessile Drop ”或气泡法“Captive Bubble”
座滴法是一测量接触角的光学方法。这一方法可用来估计固体表面某一局部区域的润湿性。可直接测量界于液滴基线和液/固/流-三相接触点处的液/固-介面切线间的角度（接触角）。座滴法是测量接触角的最常用直接测量法，除通常的平面固体表面外，也适合测量弯曲固体表面上的接触角，且对表面不均匀/ 一致的样品也适用（局部区域的润湿性的测量; 固体表面不均一性的表征等）。
1.2 一些典型的接触角范例
在一些非常清水的表面，一个水滴滴上去后会完全铺开，其有效接触角为0度。这种现象也发生在对水具有很大亲和力的固体表面（包括吸水性的材料）。
在许多清水性的表面，一个水滴滴上去后会形成一界于0到30度的接触角。在一些高疏水性、与水不相容的表面，水滴会在其上面形成一大的接触角，界于70到90度。水滴在某些表面的接触角可大到150到180度，在这些表面，水滴其实是坐在上面，并没有在真正意义上润湿这一表面。这些表面被称为超疏水性表面，可通过对一些含氟（或经过Teflon类的涂料处理）的表面引入一些微观结构来达到/实现。
因此通过对接触角的测量，可获得有关表面与液体相互作用的资讯。
2 测量
现行的软体提供座滴法“Sessile Drop”或气泡法“Captive Bubble”来进行液/ 固/流-体系的接触角测定。
要使用座滴法测量，请在下面的功能表中选择“Sessile Drop”(若要使用气泡测量，则请选择“Captive Bubble”法)。
2.1 测量/计算方法
现行的软体提供了四种计算接触角的方法，并支援单一计算（Single Computation）或连续计算（Batch Computation）。不同的方法有不同的适用范围和优缺点，因此在实际测量中，应根据不同的具体情况，选择最适合的计算方法。
(1) Laplace-Young公式法
此方法是基于以下的原理：液滴（或气泡）达到静力学平衡时的形状由Young-Laplace方程决定（参见下一章），其接触角在这里起着边界条件的作用。在具体计算中，为了使方程可解，又引人了液滴（或气泡）的轴对称假定。
此一方法原则上适用于所有基本符合轴对称前提的液滴（或气泡）。但实践经验告诉我们，由于表面的不均一性和种种缺陷的存在，液滴在表面的形状或多或少偏离轴对称性，且往往接触角越小，偏离轴对称性的程度越大。接触角足够大的液滴（如100度以上）一般能较符合轴对称的前提。所以Laplace-Young法特别适合接触角大的液滴，但只有液滴的形状符合或接近符合轴对称的前提，不管接触角多大，此方法均适用。另外此方法已经考虑了重力对液滴形状的影响，所以对（体积）大大小小的液滴都适用。
通常情况下，当接触角大于约60度时可选用此方法。
注意：本方法是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
因此，应尽可能使用正确的操作方法，适当地设置/调节你的测量装置，以确保所产生的用来进行测量的液滴或气泡尽量接近轴对称性，这对保证测量的精度和可靠性都非常必要。
(2) Conic圆锥法
本方法运用二次曲线方程来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。程式采用了独特的精致演算法，以保证几乎对任意的液滴都能达到最佳的曲线拟合结果。
由于此方法未对液滴的形状作任何假定，所以其适用范围不受液滴形状的制约，不但可用于轴对称的液滴，也同样可用于不符合轴对称的液滴。适用得着角度范围是所有方法中最广的一种，从接近0度起，通常可高到130度左右。
Conic法由于其通用性广，精度高，是现有程式的默认计算法。注意：本方法也是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
(3) Circle 圆形法（液滴高度/宽度法）
本方法运用圆方程来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。
由于此方法假定了液滴（截面）的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大；在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。
通常情况下，对于一体积小于5微升的水液滴的，其所受的重力对形状的影响被认为小到可忽略不计，此时可用本方法计算。
文献中提到通过测量液滴的高度和宽度来计算接触角的方法其实就是圆形法最简单运用。而上面提到的Conic法其实也已包括圆形法，因为圆方程只是二次曲线的一特例。
当液滴的体积较大，或液体的比重很大，或液体的表面张力相对较小，造成其形状明显偏离球，此时运用本方法可能为引入很大的测量误差，可大致几十度。所以一定要注意本方法的局限性。
我们建议本方法只用来计算接触角小于30度的液滴，或形状等于或接近于球的液滴。
注意：本方法也是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
(4) Tangent (切线) 法
切线法是将液滴靠近液/固/流-三相接触点附近的一段轮廓拟合到一合适的二次曲线模型，从而确定界于液滴基线和三相接触点处的液/固-介面切线间的角度，即接触角。
与上面提到的所有其他的方法都不同，切线法是一局部液滴法。在计算时考虑的不是整个液滴的轮廓形状，而只是三相接触点附近的局部一段轮廓，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，并不会影响本方法的准确性。另外它也未对液滴的形状作任何假定，所以其适用范围不受液滴形状的制约，不但可用于轴对称的液滴，也同样可用于不轴对称的液滴。适用的角度范围是所有方法中最广的一种，从约5度起，到180度都可用。
因为切线法是一局部法，这是它的优点（不受液滴的形状的任何制约），也是它的弱点：对轴对称的液滴，其稳定性，可靠性和精确性通常比不上Conic法和Laplace-Young法。
在测量前进接触角和后退接触角时，往往采用将加液的针头埋入到液滴中，然后通过一遍不断加液或将液体吸掉，另一边同时测量/纪录接触角的反方法。在这种情况下，由于埋入的针头对液滴形状的干扰，其他的整体轮廓分析法就不再准确或不再适用，此时切线法往往是唯一的选择。
另外应用旋转样品台法时，当倾斜角度增大时，液滴两侧严重不对称，此时切线法基于其不受液滴形状任何制约的特性，也成为不二的选择。
技术参数：
光学系统：高质量连续聚焦7倍放大变焦透镜, 752×582像素的CCD摄像头
光源：LED 可调式背光光源
样品台规格：100× 100 mm以上,可前后调整及YZ方向微调,
配备2支液滴针筒及针头,置放于可微调液滴量之微调座上.
主机尺寸( L x W x H ): 46 x 15 x 37 cm
重量: 12 KG
测量范围：0～180°
测量精度：±0.1°
表面/界面张力测量范围：0.01 – 2000 mN/m , 分辨率: ±0.05 mN/m
视频系统：132 MB/s的高效图像处理系统
选项配备: USB高速/高分辨率1280 x 1024像素摄影头
主要特点：
1. 具备至少4种以上接触角演算方法(Tangent,Circle,Ellipse,Laplace-Young Method ),计算动、静态接触角,前进后退接触角
2. 具备曲线基准线设定及基准线角度校正功能
3. 可动态连续取像达60张/秒,可设定取像时间,并可转为影像文件AVI格式储存,可连续,单独或整段播放,播放速度可由软件设定及调整.并具备删除不必要影像框架功能
4. 软件具备影像尺寸校正功能
5. 具备计算液体表面/界面张力(选项功能),固体表面能-Wu,Zisman,Owens-Wendt,Fowkes,Extended Fowkes,Equation of State(选项功能)6种以上计算软件功能,计算数据可以图形曲线显示
1. 概述
接触角 (contact angle) 是液/流-介面遇到固体表面时形成的角，以度(degree)计，介于0到180度之间。对于一给定的体系，接触角是特定的，取决于三个介面（液/流，固/流和液/固）间的相互作用。接触角的概念经常用下图所示的在一固体表面平面上形成的小液滴来表示。理想的情况下，这一小液滴应尽量足够地小，因为液滴本身的重力事实上对以上提到的接触角是有影响的。达到平衡时的液滴的形状由Young-Laplace方程决定，接触角在这里起着边界条件的作用。
1.1 测量方法
座滴法“Sessile Drop ”或气泡法“Captive Bubble”
座滴法是一测量接触角的光学方法。这一方法可用来估计固体表面某一局部区域的润湿性。可直接测量界于液滴基线和液/固/流-三相接触点处的液/固-介面切线间的角度（接触角）。座滴法是测量接触角的最常用直接测量法，除通常的平面固体表面外，也适合测量弯曲固体表面上的接触角，且对表面不均匀/ 一致的样品也适用（局部区域的润湿性的测量; 固体表面不均一性的表征等）。
1.2 一些典型的接触角范例
在一些非常清水的表面，一个水滴滴上去后会完全铺开，其有效接触角为0度。这种现象也发生在对水具有很大亲和力的固体表面（包括吸水性的材料）。
在许多清水性的表面，一个水滴滴上去后会形成一界于0到30度的接触角。在一些高疏水性、与水不相容的表面，水滴会在其上面形成一大的接触角，界于70到90度。水滴在某些表面的接触角可大到150到180度，在这些表面，水滴其实是坐在上面，并没有在真正意义上润湿这一表面。这些表面被称为超疏水性表面，可通过对一些含氟（或经过Teflon类的涂料处理）的表面引入一些微观结构来达到/实现。
因此通过对接触角的测量，可获得有关表面与液体相互作用的资讯。
2 测量
现行的软体提供座滴法“Sessile Drop”或气泡法“Captive Bubble”来进行液/ 固/流-体系的接触角测定。
要使用座滴法测量，请在下面的功能表中选择“Sessile Drop”(若要使用气泡测量，则请选择“Captive Bubble”法)。
2.1 测量/计算方法
现行的软体提供了四种计算接触角的方法，并支援单一计算（Single Computation）或连续计算（Batch Computation）。不同的方法有不同的适用范围和优缺点，因此在实际测量中，应根据不同的具体情况，选择最适合的计算方法。
(1) Laplace-Young公式法
此方法是基于以下的原理：液滴（或气泡）达到静力学平衡时的形状由Young-Laplace方程决定（参见下一章），其接触角在这里起着边界条件的作用。在具体计算中，为了使方程可解，又引人了液滴（或气泡）的轴对称假定。
此一方法原则上适用于所有基本符合轴对称前提的液滴（或气泡）。但实践经验告诉我们，由于表面的不均一性和种种缺陷的存在，液滴在表面的形状或多或少偏离轴对称性，且往往接触角越小，偏离轴对称性的程度越大。接触角足够大的液滴（如100度以上）一般能较符合轴对称的前提。所以Laplace-Young法特别适合接触角大的液滴，但只有液滴的形状符合或接近符合轴对称的前提，不管接触角多大，此方法均适用。另外此方法已经考虑了重力对液滴形状的影响，所以对（体积）大大小小的液滴都适用。
通常情况下，当接触角大于约60度时可选用此方法。
注意：本方法是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
因此，应尽可能使用正确的操作方法，适当地设置/调节你的测量装置，以确保所产生的用来进行测量的液滴或气泡尽量接近轴对称性，这对保证测量的精度和可靠性都非常必要。
(2) Conic圆锥法
本方法运用二次曲线方程来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。程式采用了独特的精致演算法，以保证几乎对任意的液滴都能达到最佳的曲线拟合结果。
由于此方法未对液滴的形状作任何假定，所以其适用范围不受液滴形状的制约，不但可用于轴对称的液滴，也同样可用于不符合轴对称的液滴。适用得着角度范围是所有方法中最广的一种，从接近0度起，通常可高到130度左右。
Conic法由于其通用性广，精度高，是现有程式的默认计算法。注意：本方法也是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
(3) Circle 圆形法（液滴高度/宽度法）
本方法运用圆方程来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。
由于此方法假定了液滴（截面）的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大；在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。
通常情况下，对于一体积小于5微升的水液滴的，其所受的重力对形状的影响被认为小到可忽略不计，此时可用本方法计算。
文献中提到通过测量液滴的高度和宽度来计算接触角的方法其实就是圆形法最简单运用。而上面提到的Conic法其实也已包括圆形法，因为圆方程只是二次曲线的一特例。
当液滴的体积较大，或液体的比重很大，或液体的表面张力相对较小，造成其形状明显偏离球，此时运用本方法可能为引入很大的测量误差，可大致几十度。所以一定要注意本方法的局限性。
我们建议本方法只用来计算接触角小于30度的液滴，或形状等于或接近于球的液滴。
注意：本方法也是一整体液滴法。在计算时考虑的是整个液滴的轮廓形状，不是局部，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，就会影响方法的准确性，甚至不再适用。
(4) Tangent (切线) 法
切线法是将液滴靠近液/固/流-三相接触点附近的一段轮廓拟合到一合适的二次曲线模型，从而确定界于液滴基线和三相接触点处的液/固-介面切线间的角度，即接触角。
与上面提到的所有其他的方法都不同，切线法是一局部液滴法。在计算时考虑的不是整个液滴的轮廓形状，而只是三相接触点附近的局部一段轮廓，所以当液滴的形状受到其他物体干扰时，如针管置于液滴内，并不会影响本方法的准确性。另外它也未对液滴的形状作任何假定，所以其适用范围不受液滴形状的制约，不但可用于轴对称的液滴，也同样可用于不轴对称的液滴。适用的角度范围是所有方法中最广的一种，从约5度起，到180度都可用。
因为切线法是一局部法，这是它的优点（不受液滴的形状的任何制约），也是它的弱点：对轴对称的液滴，其稳定性，可靠性和精确性通常比不上Conic法和Laplace-Young法。
在测量前进接触角和后退接触角时，往往采用将加液的针头埋入到液滴中，然后通过一遍不断加液或将液体吸掉，另一边同时测量/纪录接触角的反方法。在这种情况下，由于埋入的针头对液滴形状的干扰，其他的整体轮廓分析法就不再准确或不再适用，此时切线法往往是唯一的选择。
另外应用旋转样品台法时，当倾斜角度增大时，液滴两侧严重不对称，此时切线法基于其不受液滴形状任何制约的特性，也成为不二的选择。
技术参数：
光学系统：高质量连续聚焦7倍放大变焦透镜, 752×582像素的CCD摄像头
光源：LED 可调式背光光源
样品台规格：100× 100 mm以上,可前后调整及YZ方向微调,
配备2支液滴针筒及针头,置放于可微调液滴量之微调座上.
主机尺寸( L x W x H ): 46 x 15 x 37 cm
重量: 12 KG
测量范围：0～180°
测量精度：±0.1°
表面/界面张力测量范围：0.01 – 2000 mN/m , 分辨率: ±0.05 mN/m
视频系统：132 MB/s的高效图像处理系统
选项配备: USB高速/高分辨率1280 x 1024像素摄影头
主要特点：
1. 具备至少4种以上接触角演算方法(Tangent,Circle,Ellipse,Laplace-Young Method ),计算动、静态接触角,前进后退接触角
2. 具备曲线基准线设定及基准线角度校正功能
3. 可动态连续取像达60张/秒,可设定取像时间,并可转为影像文件AVI格式储存,可连续,单独或整段播放,播放速度可由软件设定及调整.并具备删除不必要影像框架功能
4. 软件具备影像尺寸校正功能
5. 具备计算液体表面/界面张力(选项功能),固体表面能-Wu,Zisman,Owens-Wendt,Fowkes,Extended Fowkes,Equation of State(选项功能)6种以上计算软件功能,计算数据可以图形曲线显示
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