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)В梢酝瓿梢绘I測量。對(duì)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(tái)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(duì)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(tái)時(shí)固體材料固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)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(tái)測量滾動(dòng)角

 全自動(dòng)傾斜臺(tái)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(jí)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(tái)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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。