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光學(xué)接觸角測量儀的組成與原理
日期：2025-08-01 04:53
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摘要：
光學(xué)接觸角測量儀通常由光源、鏡頭、樣品臺(tái)、液晶顯示屏等部分組成。在測量過程中，樣品臺(tái)上放置實(shí)體表面，涂覆待測液體，然后通過調(diào)節(jié)鏡頭和光源，使得樣品臺(tái)上的液滴清晰可見。此時(shí)，通過測量液滴與實(shí)體表面的接觸角，可以確定實(shí)體表面的親水性或疏水性。
所謂接觸角，是指液體與實(shí)體表面發(fā)生接觸時(shí)，液滴所形成的表面張力相互作用角度。接觸角越小，液滴與實(shí)體表面的接觸面積越大，液體與實(shí)體間的相互作用力也越強(qiáng)，因而液滴會(huì)更容易在實(shí)體表面上擴(kuò)散；反之，接觸角越大，液滴與實(shí)體表面的接觸面積越小，液體與實(shí)體間的相互作用力也越弱，因而液滴會(huì)更容易從實(shí)體表面上滑落。
通常來說，親水性表面所形成的接觸角一般在0°到90°之間，表明液體逐漸地被實(shí)體表面的分子所吸引，從而形成了液體與實(shí)體表面之間的一定黏性。
而疏水性表面所形成的接觸角一般在90°到180°之間，表明液體逐漸地被實(shí)體表面所排斥，從而表現(xiàn)出與實(shí)體表面之間的非常明顯的親水性。
當(dāng)然，除了親水性和疏水性以外，還有一些特殊的表面情況，如偏親水性、偏疏水性等。
而光學(xué)接觸角測量儀的原理，就是通過測量液滴在實(shí)體表面上所形成的接觸角，來確定實(shí)體表面的親水性或疏水性。具體來說，液滴所形成的接觸角可以通過下述的Young方程來計(jì)算：
cosθ = (γSV - γSL) / γLV
其中，θ為液滴的接觸角，γSV為固-氣表面的張力，γSL為固-液表面的張力，γLV為液-氣表面的張力。而在接觸角測量過程中，固-氣表面的張力可以被忽略不計(jì)。因而，通過測量出液滴的接觸角θ以及液體和實(shí)體表面的表面張力，就可以計(jì)算出實(shí)體表面所表現(xiàn)出的親水性或疏水性。
所謂接觸角，是指液體與實(shí)體表面發(fā)生接觸時(shí)，液滴所形成的表面張力相互作用角度。接觸角越小，液滴與實(shí)體表面的接觸面積越大，液體與實(shí)體間的相互作用力也越強(qiáng)，因而液滴會(huì)更容易在實(shí)體表面上擴(kuò)散；反之，接觸角越大，液滴與實(shí)體表面的接觸面積越小，液體與實(shí)體間的相互作用力也越弱，因而液滴會(huì)更容易從實(shí)體表面上滑落。
通常來說，親水性表面所形成的接觸角一般在0°到90°之間，表明液體逐漸地被實(shí)體表面的分子所吸引，從而形成了液體與實(shí)體表面之間的一定黏性。
而疏水性表面所形成的接觸角一般在90°到180°之間，表明液體逐漸地被實(shí)體表面所排斥，從而表現(xiàn)出與實(shí)體表面之間的非常明顯的親水性。
當(dāng)然，除了親水性和疏水性以外，還有一些特殊的表面情況，如偏親水性、偏疏水性等。
而光學(xué)接觸角測量儀的原理，就是通過測量液滴在實(shí)體表面上所形成的接觸角，來確定實(shí)體表面的親水性或疏水性。具體來說，液滴所形成的接觸角可以通過下述的Young方程來計(jì)算：
cosθ = (γSV - γSL) / γLV
其中，θ為液滴的接觸角，γSV為固-氣表面的張力，γSL為固-液表面的張力，γLV為液-氣表面的張力。而在接觸角測量過程中，固-氣表面的張力可以被忽略不計(jì)。因而，通過測量出液滴的接觸角θ以及液體和實(shí)體表面的表面張力，就可以計(jì)算出實(shí)體表面所表現(xiàn)出的親水性或疏水性。
