光學接觸角測量儀的常見類型

 

1.靜態接觸角測量儀

 

原理：通過拍攝液體在固體表面形成的靜態液滴圖像，利用圖像處理算法（如橢圓擬合法、Young-Laplace方程擬合等）計算接觸角，反映液體與固體表面的初始浸潤狀態。

 

特點：操作簡單、成本較低，適用于測量穩定狀態下的接觸角，是最基礎、常用的類型。

 

應用場景：材料表面親水性/疏水性評價（如金屬表面涂層、塑料薄膜、玻璃等）、化妝品配方中乳液與皮膚模擬材料的相容性測試。

 

2.動態接觸角測量儀（前進/后退接觸角測量儀）

 

原理：通過控制液滴體積變化（如增加或減少液滴量），拍攝液滴擴展（前進）或收縮（后退）過程中的圖像，分別計算前進接觸角和后退接觸角，兩者的差值（滯后角）可反映表面粗糙度、化學不均勻性等對浸潤性的影響。

 

特點：能評估表面的動態浸潤行為，更貼近實際應用中液體在表面的流動或蒸發過程。

 

應用場景：紙張吸濕性分析、紡織品防水性能測試、油墨在印刷材料上的鋪展性研究。

 

3.懸滴法接觸角測量儀

 

原理：將液體懸掛在針頭或固體表面下方，形成懸滴，通過分析懸滴的輪廓計算液體的表面張力，進而推導其與固體表面的接觸角（需結合固體表面特性）。

 

特點：適用于高粘度液體或揮發性液體的測量，避免液滴放置在固體表面時的快速擴散或蒸發干擾。

 

應用場景：聚合物熔體的表面張力及接觸角測量、膠粘劑在高溫下的浸潤性分析。

 

4.躺滴法接觸角測量儀

 

原理：將少量液體滴落在固體表面，液體自然鋪展形成“躺滴”，通過光學系統捕捉液滴輪廓，計算接觸角。與靜態接觸角測量儀類似，但更側重對低表面能材料（如超疏水表面）的測量，因這類材料上液滴不易擴散，輪廓更穩定。

 

特點：對圖像分析算法要求較高，需精準識別液滴與固體表面的交界線。

 

應用場景：超疏水材料（如荷葉效應涂層）的性能評估、自清潔表面的研發測試。

 

5.光纖式接觸角測量儀

 

原理：利用光纖傳輸光信號，當液滴與固體表面接觸時，反射光的強度和角度發生變化，通過檢測這些變化間接計算接觸角。

 

特點：體積小巧、響應速度快，可集成到生產線中實現實時在線監測。

 

應用場景：工業生產中材料表面處理的質量控制（如鍍膜玻璃的親水性檢測）、連續化生產中的快速抽樣分析。

 

6.高溫高壓接觸角測量儀

 

原理：在特制的高溫高壓腔體中，通過光學窗口拍攝液滴在極端環境（如高溫、高壓、惰性氣體氛圍）下的形態，計算接觸角。

 

特點：可模擬工業生產中的極端條件，如油氣開采、高溫焊接等場景。

 

應用場景：石油開采中鉆井液與巖石表面的浸潤性研究、高溫陶瓷材料在熔融狀態下的接觸角測量。

 

不同類型的光學接觸角測量儀各有側重，選擇時需根據測量對象（液體類型、固體特性）、環境條件（溫度、壓力）及測試需求（靜態/動態、離線/在線）綜合判斷，以確保數據的準確性和適用性。