光学接触角测量仪的组成与原理

日期：2024-05-09 16:21

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摘要：

光学接触角测量仪通常由光源、镜头、样品台、液晶显示屏等部分组成。在测量过程中，样品台上放置实体表面，涂覆待测液体，然后通过调节镜头和光源，使得样品台上的液滴清晰可见。此时，通过测量液滴与实体表面的接触角，可以确定实体表面的亲水性或疏水性。

所谓接触角，是指液体与实体表面发生接触时，液滴所形成的表面张力相互作用角度。接触角越小，液滴与实体表面的接触面积越大，液体与实体间的相互作用力也越强，因而液滴会更容易在实体表面上扩散；反之，接触角越大，液滴与实体表面的接触面积越小，液体与实体间的相互作用力也越弱，因而液滴会更容易从实体表面上滑落。

通常来说，亲水性表面所形成的接触角一般在0°到90°之间，表明液体逐渐地被实体表面的分子所吸引，从而形成了液体与实体表面之间的一定黏性。

而疏水性表面所形成的接触角一般在90°到180°之间，表明液体逐渐地被实体表面所排斥，从而表现出与实体表面之间的非常明显的亲水性。

当然，除了亲水性和疏水性以外，还有一些特殊的表面情况，如偏亲水性、偏疏水性等。

而光学接触角测量仪的原理，就是通过测量液滴在实体表面上所形成的接触角，来确定实体表面的亲水性或疏水性。具体来说，液滴所形成的接触角可以通过下述的Young方程来计算：

cosθ = (γSV - γSL) / γLV

其中，θ为液滴的接触角，γSV为固-气表面的张力，γSL为固-液表面的张力，γLV为液-气表面的张力。而在接触角测量过程中，固-气表面的张力可以被忽略不计。因而，通过测量出液滴的接触角θ以及液体和实体表面的表面张力，就可以计算出实体表面所表现出的亲水性或疏水性。