接触角测试仪通常通过液滴法来测量表面接触角,即在测试表面滴加一小滴液体,通过影像分析系统实时拍摄液滴在表面上的形态。测试仪内置高分辨率相机,能够精确地获取液滴的轮廓数据,通过数值计算得到接触角。
在材料表面性能研究领域,滚动角与滞后性是评估材料表面润湿行为的关键指标,其精确测量对涂层技术、材料防护等领域具有重要意义。接触角测试仪作为专业测量设备,可通过科学操作实现对这两个参数的精准检测,以下从测量原理、操作步骤及注意事项三方面展开说明。

滚动角指液体droplet在倾斜的固体表面开始发生滚动时,固体表面与水平面之间的夹角,它直接反映材料表面的抗附着能力;滞后性则是前进接触角与后退接触角的差值,体现了液体在材料表面移动时的能量损耗,二者共同决定了材料的表面润湿性能。测试仪通过光学成像系统捕捉液滴形态,结合软件分析计算相关参数,为精确测量提供技术支撑。
在测量准备阶段,需做好仪器校准与样品处理工作。首先,对接触角测试仪的光学系统进行校准,确保镜头焦距、光源强度符合测量要求,同时利用标准样品(如去离子水在干净玻璃表面的接触角已知值)验证仪器测量精度。样品处理方面,需将待测材料表面进行清洁,去除油污、灰尘等杂质,必要时进行干燥处理,避免表面污染物影响液滴形态,确保测量环境温度控制在23±2℃、相对湿度50±5%,减少环境因素对测量结果的干扰。
正式测量滚动角时,先将处理好的样品固定在仪器的倾斜台上,用微量进样器在样品表面滴加5μL±0.5μL的去离子水(或其他待测液体),待液滴稳定后(通常等待30s),通过仪器控制模块缓慢调节倾斜台角度,调节速率控制在0.5°/s,同时利用高速摄像系统实时记录液滴状态。当观察到液滴边缘开始移动时,立即记录此时倾斜台的角度,重复测量5次,取平均值作为最终滚动角数据,每次测量间隔需清洁样品表面,避免残留液滴影响后续测量。
测量滞后性时,采用“加液-减液”法。先在样品表面滴加初始液滴,通过软件测量前进接触角(液滴体积增加时,三相接触线扩展瞬间的接触角);随后缓慢减少液滴体积,测量后退接触角(三相接触线收缩瞬间的接触角),二者差值即为滞后性。为保证精度,前进接触角与后退接触角需分别测量3次,且每次测量时液滴的初始位置应避免重叠。
此外,还需注意以下细节:微量进样器的针头需保持洁净,避免液体残留导致液滴形态异常;测量过程中避免气流扰动,防止液滴发生非预期移动;对于表面不均匀的样品,应在不同区域进行多次测量,取统计平均值以反映整体性能。
通过严格遵循上述操作流程,接触角测试仪可实现对滚动角与滞后性的精确测量,为材料表面性能研究与应用提供可靠的数据支撑,助力相关领域的技术创新与质量控制。