一、接觸角的基本原理

 

　　接觸角是液滴與固體表面接觸時，液滴表面與固體表面之間形成的角度。它反映了液體與固體表面之間的相互作用力。通常，當接觸角小于90°時，液體能很好地潤濕表面，表明該表面是親水的；當接觸角大于90°時，液體難以潤濕表面，表明該表面是疏水的。如果接觸角為180°，液滴幾乎不接觸表面，表面為超級疏水。

 

　　二、接觸角儀的工作原理

 

　　它通過滴加一定體積的液體（通常為水）于涂層表面，并用攝像頭或激光測量液滴的形狀。儀器根據液滴的形狀，通過數學公式計算出接觸角的大小。常采用的測量方法有：

 

　　1.靜態接觸角測量：在滴液后靜止觀察液滴與表面接觸的角度。這種測量方法適用于大多數普通表面。

 

　　2.動態接觸角測量：通過逐步增加或減少液滴的體積，觀察接觸角隨時間的變化，適用于對潤濕性變化比較敏感的表面。

 

　　3.滑動接觸角測量：測試液滴在表面滑動時的接觸角變化，通常用于研究表面能及表面摩擦力。

 

　　三、涂層的親水性與疏水性

 

　　親水性涂層是指能夠吸引水分子的涂層，通常表現為接觸角小于90°。親水性涂層能夠改善液體的附著力和潤滑性，因此廣泛應用于生物醫學、涂料、食品包裝等領域。

 

　　疏水性涂層則表現為接觸角大于90°，甚至超過120°，此類涂層具有較強的抗水能力，液體不易附著于其表面。疏水性涂層被廣泛應用于防水、抗污、抗腐蝕等領域，尤其是在高科技材料、建筑材料和汽車領域具有重要作用。

 

　　四、接觸角儀測試涂層親水性與疏水性的步驟

 

　　1.準備涂層樣品：首先，需確保待測涂層表面光潔且無污染。可以用去離子水清洗樣品表面，并使用無塵布擦干，確保涂層的表面特性不會受到外界干擾。

 

　　2.配置儀器：將它的攝像頭對準涂層表面，并確保儀器的噴嘴與樣品表面平行。根據儀器的說明書進行必要的校準。

 

　　3.滴加液體：選擇合適的液體（通常是水），在涂層表面滴加一定量。液滴的體積應適中，避免太大液滴對測量結果產生影響。

 

　　4.測量接觸角：啟動儀器，記錄液滴在涂層表面形成的形狀。通過儀器分析液滴與表面之間的接觸角度，并顯示其值。

 

　　5.數據分析：根據測得的接觸角值，判斷涂層的親水性或疏水性。如果接觸角小于90°，則表明涂層具有親水性；如果接觸角大于90°，則涂層表現為疏水性。

 

　　6.重復測量：為了保證測試結果的準確性，建議對同一涂層進行多次測量，取其平均值。

 

　　五、影響接觸角測量的因素

 

　　接觸角測試結果可能會受到多個因素的影響，具體包括：

 

　　1.表面粗糙度：涂層表面的粗糙度會影響液滴的潤濕行為，表面越粗糙，接觸角往往越大，因此在測量時需要確保涂層的均勻性。

 

　　2.液體種類：不同液體的表面張力不同，可能導致接觸角的變化。水是常用的測試液體，但在某些情況下也可以選擇油類或其他液體進行測試。

 

　　3.環境條件：溫度和濕度會影響液滴的蒸發速率及涂層表面的物理化學性質，從而影響接觸角的測試結果。

 

　　4.測試方法：不同的測試方法（如靜態接觸角和動態接觸角）可能會導致不同的結果，因此在比較不同表面時，最好使用相同的測試方法。