美国ramé-hart接触角测试仪，静态接触角，动态接触角

美国ramé-hart接触角测试仪接触角可以通过在固体上滴一滴液体来测量。固体/液体界面和液体/蒸汽界面之间形成的角度称为接触角。最常用的测量方法包括观察液滴轮廓，并测量固体和液滴轮廓之间形成的角度，顶点位于三相线处，如下图所示。杨氏方程用于描述内聚力和粘附力之间的相互作用，并测量所谓的表面能。接触角超过90°的液滴是疏水的。这种情况表现为润湿性差、粘附性差以及固体表面自由能低。接触角小的液滴具有亲水性。这种情况反映出更好的润湿性、更好的粘附性和更高的表面能。 接触角测量的类型 静态接触角这可能是最常见的测量类型。创建后不久，静态无柄滴落上的单个读数。当三相（固体、液体和气体）之间达到热力学平衡时，将捕获静态接触角。静态接触角提供了有关表面特性的宝贵信息。任何ramé-hart仪器都可以用来捕捉静态接触角。接触角通常用于测量清洁度。有机污染物会阻止润湿，并导致亲水表面上的接触角增大。当清洁和处理表面以去除污染物时，接触角通常会随着润湿性的提高和表面能的增加而减小。例如，在半导体制造中，接触角经常用于表征硅片的润湿性，以努力表征生产工艺和表面改性（如蚀刻、钝化、超声波搅拌）的功效，以及其他表面处理和清洁工艺——以及量化树脂、底漆、氧化、粘合、退火和抛光的效果。表面粗糙度也会影响静态接触角。液滴运动时的任何接触角都被视为动态接触角测量。倾斜基底倾斜基底捕获固定液滴左右两侧的接触角测量值，而固体表面通常从0°倾斜至90°。当表面倾斜时，重力使下坡侧的接触角增大，而上坡侧的接触角减小。这些接触角分别指前进角和后退角。它们之间的区别是接触角滞后。在某些情况下，当润湿发生在滚落角时，液滴将从固体上滚落。捕捉最后的有效读数，通常表示前进和后退接触角。在某些情况下，固体可以一直倾斜到90°，而不会释放液滴。使用最终的左右接触角。下图显示了固体倾斜时的固定液滴。添加和删除体积方法还有其他方法可以捕捉前进和后退的接触角。一项研究要求在不增加三相线的情况下，将液滴的体积动态增加至允许的最大体积。由此产生的最大可能接触角称为前进角。然后从滴管中移除体积。当达到在不减少三相线的情况下可以去除的最大体积时，测量产生的接触角。这个角度就是后退角度。当前进角减去后退角时，结果称为接触角滞后。滞后表征了表面拓扑结构，有助于量化污染、表面化学不均匀性以及表面处理、表面活性剂和其他溶质的影响。这种方法对确定推进角有很好的效果。然而，使用这种方法很难捕获后退接触角，因为必须嵌入液滴中以去除体积的针也会干扰液滴轮廓的几何结构。捕捉后退接触角的另一种方法是蒸发法。当体积蒸发时，重复测量液滴。在三相线去湿和随后减少之前，测量后退接触角。时间相关动力学研究研究人员经常观察接触角随时间的变化，以研究吸收、蒸发和更奇怪的现象（如Cassie到Wenzel过渡态）的影响。随着环境因素（如温度和湿度）的变化，其他依赖时间的研究跟踪接触角随时间的变化。在某些情况下，通过添加可增加或降低表面张力的添加剂和添加剂对液滴进行改性。近年来，许多研究人员一直在探索Cassie和Wenzel态，试图更好地理解超疏水性。简言之，在卡西状态下，一个液滴位于凹凸不平的顶部，液滴下方有空隙，如下图所示。接触液滴的表面积百分比用于定义表观（或测量）接触角。在Wenzel状态下，液滴填充液滴下的所有区域，并根据粗糙度计算表观接触角。接触角是了解材料表面特性（附着力、润湿性和固体表面自由能）的一个宝贵指标。接触角用于测量清洁度、表面处理效果、粘附性和排斥性