本文總結(jié)了目前動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x的一些方法,，技術(shù)以及其他問(wèn)題,。供大家參考。
1,、何謂動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x,？
通常情況下，很容易將動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試或動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x與時(shí)間起來(lái),，即動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試的是隨時(shí)間變化而變化的接觸角值,。從某些應(yīng)用而言，比如考察表面活性劑的吸附,、溫濕度變化以及揮發(fā),、吸水等情況時(shí)，隨時(shí)間變化而變化的接觸角測(cè)試是接觸角測(cè)量?jī)x的常規(guī)應(yīng)用,。但是,，對(duì)于接觸角測(cè)量?jī)x而言，動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試或動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x是一個(gè)特殊的測(cè)試方法或應(yīng)用,。此處,，動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量通常是指測(cè)試被測(cè)固體材料的前進(jìn)后、后退角,，進(jìn)而分析測(cè)試存在表面粗糙度或化學(xué)多樣性條件時(shí),，被測(cè)固體材料可能存在的滯后接觸角情況，基于Wenzel-Cassie模型的熱平衡接觸角值（本征接觸角值）,。動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x通常是指具有測(cè)試被測(cè)材料的前進(jìn)角（Advanced contact angle）,、后退角（Receded contact angle）和滾動(dòng)角（Roll off angle），以及本征接觸角值的分析測(cè)試儀器,。
2,、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x從大類分有哪些類別？
動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x從大類分主要分為兩大類,，一種是基于潤(rùn)濕天平技術(shù)的威廉板法（Dynamic Wilhelmy Plate method）,，另一種為基于光學(xué)原理的光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x（Optical contact angle meter）。兩種方法測(cè)試技術(shù)存在本質(zhì)的區(qū)別。由于如下原因,，動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試技術(shù)目前沒(méi)有得到廣泛的研究,，相關(guān)研究?jī)H僅停留在就前后、后退角,、滾動(dòng)角而測(cè)試角度,。沒(méi)有深入到熱平衡接觸角或采用前進(jìn)、后退角技術(shù)進(jìn)而分析固體材料的表面自由能,。*,，目前為止沒(méi)有任何文獻(xiàn)對(duì)于兩種方法的測(cè)值結(jié)果進(jìn)行過(guò)對(duì)比。同時(shí),，由于動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試技術(shù)涉及的界面化學(xué)知識(shí)主要為由于表面精糙度,、表面形貌或化學(xué)多樣性存在而導(dǎo)致的接觸角滯后，分析采用的模型目前較為被學(xué)術(shù)界廣為接受的是Wenzel-Cassie模型,。第二,、動(dòng)態(tài)接觸角的兩個(gè)測(cè)試技術(shù)本身存在發(fā)展不足，影響了動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x的被接受程度,。這主要體現(xiàn)為,，視頻光學(xué)方法接觸角測(cè)量?jī)x的接觸角測(cè)試算法停留在切線法（如一次、二次曲線方程或復(fù)合方程）階段,，僅僅為幾何算法的測(cè)試,，測(cè)試時(shí)受接觸點(diǎn)位置噪聲影響非常大，測(cè)值重復(fù)性不高,?；诜治鎏炱降谋砻鎻埩x的威廉板法測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角值時(shí)，其接觸角值的意義本身無(wú)法與光學(xué)接觸角測(cè)量值得到的接觸角值相類比,，僅僅是一種可能可行的測(cè)試方法選項(xiàng),。且在測(cè)試時(shí)，受材料本身幾何尺寸以及粗糙度變化影響非常大,，也很難形成如彈片一樣在被測(cè)固體表面的彈跳式的前進(jìn),、后退角滯后的接觸角現(xiàn)象，因而測(cè)值結(jié)果可接受程度比較低,。
3,、光學(xué)法動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x的測(cè)試方法有哪些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么,？
動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x主要有三種方法,。目前所知較多的兩種，為增加,、減少液體法和旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)方法,。
（1）增加減少液體量的方法（針頭在液體里）
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前進(jìn)角是指通過(guò)增加液體并形成液滴在固體表面移動(dòng)時(shí)瞬間的角度值,，advancing contact angle, θa,；后退角是指通過(guò)減少注體并形成液滴在固體表面移動(dòng)時(shí)瞬間的角度值，receding contact angle, θr,。兩者之間的差值稱為滯后接觸角值,，contact angle hysteresis, H, (H ≡θa −θr)。此種方法測(cè)試前進(jìn),、后退角可以形像的描述為一個(gè)彈片效果,，即彈片一端被拉住后，另一端變形,，何時(shí)拉住的那端的彈片無(wú)法保持住為止,。因而，并非簡(jiǎn)單的大接觸角或小接觸角值可以表征此種方法的前進(jìn)后退角值,。
（2）旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)的方法（滾動(dòng)角）
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此種方法通過(guò)旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)至一定的角度,，此時(shí)，液滴同樣會(huì)傾向于往下滾動(dòng),，下端角度比較大的接觸角值稱為前進(jìn)角值,，上端側(cè)角度比較小的接觸角值稱為后退角值。兩者之間的差值稱為滯后接觸角值,，contact angle hysteresis, H, (H ≡θa −θr),。
在本方法中請(qǐng)注意，滾動(dòng)角并非是前進(jìn)角－后退角,。滾動(dòng)角是指在某固定體積條件下的液滴,，在固體樣品傾斜后液滴在樣品表面滾動(dòng)瞬間時(shí)的角度值。因而,，液體的體積量以及相對(duì)應(yīng)的傾斜角度值,，此時(shí)的前進(jìn)、后退角值均是關(guān)鍵信息,。
（3）通過(guò)在樣品上面打孔,，并從樣品下方增加和減少液滴量的方法。
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此方法由ADSA－P提出者A.W.Neumann團(tuán)隊(duì)提出。增加液體并形成液體在固體表面的移動(dòng)瞬間的角度稱為前進(jìn)角,，而減少液體并形成液體在固體表面的移動(dòng)瞬間的角度稱為后退角,。同樣,，兩者之間的差值滯后接觸角值，contact angle hysteresis, H, (H ≡θa −θr),。本方法與*種增加,、減少液體量的方法異曲同工，但優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯,，沒(méi)有針頭的干擾,，測(cè)值的重復(fù)性會(huì)較好。
三種動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試方法（前進(jìn),、后退角測(cè)試方法）的優(yōu)缺點(diǎn)：
序號(hào) |
| 優(yōu)勢(shì) | 缺點(diǎn) |
1 | 增,、減液體法（針頭插入） | 操作簡(jiǎn)單 | 1、重現(xiàn)性差 2,、無(wú)法控制彈出瞬間（增加,、減少液體的流量控制精度要求非常高） 3、受接角點(diǎn)位置的噪聲影響非常大,，測(cè)值精度不高 4,、受針頭位置及材質(zhì)影響較大； 5,、軟件算法非常簡(jiǎn)單,，僅僅可以采用切線法（一次曲線、二次曲線或復(fù)合曲線）,。雖然可以采用ADSA－NA算法測(cè)試,，但其在算起始角度與接觸點(diǎn)時(shí)，受接觸線位置的噪聲影響仍很大,，精度無(wú)法與滾動(dòng)樣品臺(tái)的算法相比較,。 |
2 | 滾動(dòng)樣品臺(tái)（滾動(dòng)角） | 1、重復(fù)性好 2,、具有更多的接觸角滯后信息,，包括了前進(jìn)角、后退角和滾動(dòng)角,； 3,、可以實(shí)時(shí)測(cè)試基于Wenzel-Cassie模型的熱平衡接觸角值（本征接觸角值） 4、整體輪廓測(cè)試技術(shù),，ADSA－RealDrop算法,，測(cè)值精度高。 | 1,、需要專門的機(jī)械結(jié)構(gòu) 2,、成本較高 3、需要專門的軟件算法支持,，如ADSA-RealDrop算法,。其他算法如切線法等采用局部輪廓時(shí)仍會(huì)受接觸線位置的噪聲影響非常大,。 |
3 | 增、減液體法（樣品打孔,，下側(cè)增液） | 1,、性較高，可以更多的體現(xiàn)為接觸角滯后的信息,； 2,、可以采用整體輪廓的ADSA－P或ADSA－RealDrop算法，精度高,。 | 1,、重現(xiàn)性差 2、無(wú)法控制彈出瞬間（增加,、減少液體的流量控制精度要求非常高） 3,、操作可行性差，特別對(duì)于一些無(wú)法打孔的樣品而言,。 |
4,、3D形貌分析與測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角值的接觸角滯后有何關(guān)聯(lián)？需要專門的3D形貌分析模塊,？
3D形貌分析本身對(duì)于測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角沒(méi)有關(guān)聯(lián),。3D形貌儀或表面粗糙度儀表征出來(lái)的僅僅是粗糙度的概念，而接觸角滯后的影響因素非常多,，包括化學(xué)多樣性、異構(gòu)性,、表面粗糙度等等,。且3D形貌測(cè)試所得的粗糙度值是否可以直接代入Wenzel方程修正計(jì)算得到真實(shí)接觸角或本征接觸角值，其界面化學(xué)意義仍待商榷,。
測(cè)試表面粗糙度有許多方法,。目前主流的方法均可以在網(wǎng)絡(luò)上查找。而表面形貌通常是通過(guò)的掃描電鏡顯微鏡或的3D形貌儀器來(lái)表征,。所以,，如果需要表征3D形貌，則可以采購(gòu)儀器,。
如果就測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角值而言,，3D形貌的意義并不大。動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試需要的是的算法以及機(jī)械結(jié)構(gòu),。而目前廣為接受的熱平衡接觸角值測(cè)試模型為基于Wenzel-Cassie模型的Tadmor法,。參考文獻(xiàn)為（As-placed contact angles for sessile drops, Journal of Colloid and Interface Science 317 (2008) 241–246）。
5,、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量的軟件測(cè)試算法或測(cè)試方法有哪些,？各自的優(yōu)缺點(diǎn)為什么,？
目前,，測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角值的算法主要為一次曲線（直線）切線法,、二次曲線擬合法、雙圓曲線擬合法,、復(fù)合曲線法,、曲線尺法以及ADSA－NA算法、ADSA－RealDrop算法,。
| 科諾采用與否 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
直線法 | 否 | 簡(jiǎn)單 | 沒(méi)有任何精度 |
二次曲線法 | 是 | 簡(jiǎn)單 | 1,、無(wú)界面化學(xué)模型支撐 2、受接觸點(diǎn)位置噪聲影響較大 |
復(fù)合曲線法 | 否 | 簡(jiǎn)單 | |
曲線尺法 | 是 | 簡(jiǎn)單 | |
雙圓曲線 | 是 | 計(jì)算速度快,，簡(jiǎn)單 不受接觸點(diǎn)位置噪聲影響 | 1,、無(wú)界面化學(xué)模型支撐 |
ADSA－NA | 否 | 基于Young-Laplace方程擬合技術(shù)，符合界面化學(xué) | 受接觸點(diǎn)位置噪聲影響較大 |
ADSA-RealDrop | 是 | 基于Young-Laplace方程擬合技術(shù),，符合界面化學(xué) |
|
6,、哪家公司為世界*家創(chuàng)導(dǎo)視頻光學(xué)動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試技術(shù)的公司？
美國(guó)科諾工業(yè)有限公司為世界*家倡導(dǎo)并于視頻光學(xué)接觸角測(cè)量技術(shù)的公司,。我們于世界*家提供技術(shù)的滾動(dòng)角測(cè)試平臺(tái),，采用了蝸輪蝸桿技術(shù)的精密光學(xué)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，角度精度可達(dá)0.007度,，近零回程間隙設(shè)計(jì),。同時(shí)，采用了技術(shù)的ADSA-RealDrop算法,，基于Young-Laplace方程擬合技術(shù),，整體輪廓計(jì)算前進(jìn)角、后退角值,。同時(shí),，*提供實(shí)時(shí)測(cè)試基于Wenzel-Cassie模型的Tadmor法的本征接觸角測(cè)試值以及基于chibowski算法的表面自由能估算法（通過(guò)前進(jìn)角、后退角計(jì)算固體的表面自由能）,。Chibowski法表面自由能是目前*提供基于接觸角滯后分析的固體表面自由能算法,。而CAST3.0為目前世界*支持該算法的軟件。
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