第二代視頻光學(xué)接觸角測量儀的測量功能綜述

德國LAUDA Scientific公司生產(chǎn)的第二代視頻光學(xué)接觸角測量儀不僅可以準(zhǔn)確可靠地完成接觸角、滾動(dòng)角、表面自由能和表界面張力等常用的測量任務(wù)，而且在高速動(dòng)態(tài)、多功能測量方面顯示出其*的優(yōu)勢。

滯留力測量功能是第二代視頻光學(xué)的*的標(biāo)志性功能。此外第二代設(shè)備靈活的配置可以完成單一纖維接觸角測量，俯視法接觸角測量，界面擴(kuò)張流變測量，全自動(dòng)臨界膠束濃度測量（CMC）等特殊任務(wù)。第二代接觸角測量儀所涉及的詳細(xì)測量功能如下：

1. 自動(dòng)測量接觸角

軟件具有成像清晰度判別功能，測量接觸角時(shí)能夠自動(dòng)尋找基線、自動(dòng)擬合輪廓。支持捕獲氣泡法測量模式。選用程序模板操作時(shí)軟件顯示操作向?qū)?，可以完成一鍵測量。對于材料表面特殊形狀或結(jié)構(gòu)形成的彎曲基線，可使用手動(dòng)模式測量。

2. 動(dòng)態(tài)接觸角的測量

可以選用插針法或傾斜臺法測量前進(jìn)角和后退角，使用的真實(shí)液滴算法能夠更加準(zhǔn)確的測量不對稱液滴的接觸角。

3. 滯留力和動(dòng)態(tài)接觸角同步測量

第二代視頻光學(xué)儀器配置滯留力旋轉(zhuǎn)臺時(shí)固體材料固定在旋轉(zhuǎn)臺之上，在快速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下置于材料表面上的液滴，受離心力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生橫向水平滑動(dòng)的趨勢，迫使液滴形狀發(fā)生變化。當(dāng)離心驅(qū)動(dòng)力達(dá)到大滯留力數(shù)值的時(shí)候，液滴沿材料表面發(fā)生橫向水平滑動(dòng)。在這一動(dòng)態(tài)過程中，儀器利用視頻同步觸發(fā)技術(shù)準(zhǔn)確的抓拍到液滴形狀和位置變化的一系列照片并記錄相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度，通過軟件自動(dòng)處理得到滯留力數(shù)據(jù)以及前進(jìn)接觸角和后退接觸角的變化曲線和大值。滯留力能夠直接反映液體和固體之間界面上的相互作用力。

利用滯留力和動(dòng)態(tài)接觸角同步測量功能，可以分析滑動(dòng)過程中滯留力和液滴形狀變化等因素之間的相互關(guān)系。

4. 非接觸式注射功能

第二代視頻光學(xué)儀器能夠利用注射泵推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的脈沖推射液體，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式避免了液滴在注射針頭上的粘附，解決了向超疏水材料表面轉(zhuǎn)移液滴的問題。

5. 全自動(dòng)傾斜臺測量滾動(dòng)角

 全自動(dòng)傾斜臺和視頻系統(tǒng)由軟件控制，自動(dòng)記錄傾斜過程中液滴的形狀變化，傾斜角度和位置移動(dòng)，自動(dòng)測量滾動(dòng)角、前進(jìn)角和后退角等相關(guān)參數(shù)。

6. 測量單一纖維的接觸角

單一纖維潤濕接觸角的測量經(jīng)常應(yīng)用在復(fù)合材料和特殊功能材料領(lǐng)域。不同于微升級液滴在平面材料上的接觸角測量，單一纖維測量需要特殊的理論計(jì)算方法和高放大倍數(shù)的顯微光學(xué)鏡頭等特殊附件。第二代視頻光學(xué)接觸角測量儀可以在同一臺儀器上完成普通平面材料和單一纖維材料的潤濕接觸角測量。

7. 記錄并分析粉末或多孔材料對液體的吸收過程

高速視頻系統(tǒng)可以完成粉末或多孔材料對液體吸收過程的連續(xù)錄像，并自動(dòng)計(jì)算全過程的接觸角變化數(shù)值。
8. 俯視法測量接觸角

在已知液體表面張力和密度的前提下，第二代視頻光學(xué)能夠準(zhǔn)確控制液滴體積并利用俯視模塊從正上方向下對液滴成像，能精確測量三相接觸線或液滴大直徑處周邊線的形狀尺寸，利用Laplace-Young模型計(jì)算得到接觸角數(shù)值。

俯視法和傳統(tǒng)側(cè)視法聯(lián)用可以同時(shí)對同一液滴進(jìn)行接觸角測量。俯視法解決了凹表面接觸角和超親表面極小接觸角測量的難題，并在各向異性材料接觸角測量和多角度潤濕動(dòng)態(tài)行為觀察方面具有明顯優(yōu)勢。

9. 表面能的計(jì)算和粘附功的分析

固體表面自由能測量軟件包括了多種表面自由能數(shù)值及其組成計(jì)算方法，粘附功分析軟件可以進(jìn)一步分析粘附功。涉及到一般表面、低能表面、高能表面、等離子體處理表面等實(shí)際應(yīng)用。

 
10. 雙液滴接觸角測量

在測量固體表面能的時(shí)候往往需要至少兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)液體，第二代視頻光學(xué)具備兩種液體同時(shí)注射，一鍵式測量接觸角的功能，這明顯提高了進(jìn)行大量固體材料表面能測量實(shí)驗(yàn)的工作效率。

11.測量表面張力

第二代視頻光學(xué)接觸角儀使用懸滴法對液體的表面張力或界面張力進(jìn)行測量。測量方法符合標(biāo)準(zhǔn)ISO 19403-3/ISO 19403-4和德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 55660-3。軟件使用優(yōu)化的Young-Laplace算法全自動(dòng)計(jì)算張力，具有更快的動(dòng)態(tài)計(jì)算速度，與高速注射單元聯(lián)用時(shí)能對極短壽命的界面進(jìn)行動(dòng)態(tài)張力測量。
12. 振蕩滴方式測量界面擴(kuò)張流變

界面擴(kuò)張流變研究是對表面活性物質(zhì)界面可溶膜實(shí)施規(guī)律性的擾動(dòng)，記錄界面張力響應(yīng)，測量粘彈模量等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理和理論分析，終獲得界面膜性質(zhì)的豐富信息。第二代視頻光學(xué)接觸角儀既可以做液-液界面的振蕩又可以做氣-液界面的氣泡振蕩。

13. 全自動(dòng)臨界膠束濃度（CMC）測量

第二代視頻光學(xué)接觸角儀配置兩個(gè)連續(xù)注射單元時(shí)可使用表面張力法進(jìn)行全自動(dòng)臨界膠束濃度的測量，其中一個(gè)注射單元進(jìn)行不同濃度溶液的配置，另一個(gè)注射單元連續(xù)形成液滴，測量全過程在程序自動(dòng)控制下工作，而且避免使用吊片法測量時(shí)活性劑分子在鉑金片上吸附時(shí)產(chǎn)生的影響，是測量臨界膠束濃度的理想方法。

第二代接觸角測量儀以其強(qiáng)大的測量功能，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、界面化學(xué)和膠體化學(xué)等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，是科研工作者的有力工具。