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接触角θ是用液体对固体的润湿性能进行定量测量。光学接触角仪一种可用于测量接触角和动态接触角仪的仪器。力学表面张力仪也可进行相同测量。光学接触角仪和力学表面张力仪均可用于静态和动态接触角的测量。
接触角在几何学上的定义为在液体、气体和固体相交的三相边界上液体所形成的角度。著名的杨氏方程描述了固-液和气体三相接触的平衡。
γsv = γsl + γlv cos θY
界面张力γsv, γsl 和γlv形成的润湿平衡接触角，就是多次提及的杨氏接触角θY。
从下图可以看出，接触角值低表明液体在表面上可以铺展，而接触角值高则表明铺展不好。当接触角小于90°时，液体可以润湿表面，接触角为零表示完全润湿。如果接触角大于90°，表面被认为无法被液体润湿。
接触角可分为静态接触角和动态接触角。将液滴置于表面，三相界面不运动时测量的是静态接触角。静态接触角可用于质量控制、研究和产品开发。接触角测量可应用于印刷、石油采收率、涂层、植体等领域。
当三相边界移动时，可以测量动态接触角，即前进角和后退角。
接触角滞后是由于前进和后退接触角存在差异。接触角滞后是由于表面的化学和形貌非均匀性、表面上吸附的溶液杂质，或溶剂引起的表面溶胀、重排或改变造成的。前进和后退接触角给出了在表面上的静态接触角的最大值和最小值。
光学和力学张力仪均可用于测量接触角。下面描述了这两种技术的特定应用。
光学接触角仪
静态和动态接触角的测量均可采用Theta光学接触角仪。测量时，液滴被放置在固体表面上并记录水滴的图像。一般采用Young-Laplace方程拟合液滴形状围得到静态接触角，也可使用如圆型和多项式等其他的拟合方法。
动态接触角可以用两种不同的方法测量：改变液滴体积或使用倾斜样品台。图2（a）显示了改变液滴体积法的测试原理。简而言之，首先形成一个小水滴并放置在表面上，然后将针靠近表面，记录液滴体积逐渐增加的过程。这一方式得到是前进角。以相同的方式可以得到后退角，但记录的是水滴体积逐渐减小的过程。图2（b）中显示的是倾斜样品台法的原理。液滴被放置在基片上，然后逐渐倾斜。当液滴开始移动前一刻，从液滴前部测量得到前进角。在同一时点，从液滴后部测量得到后退角。
采用（a）改变液滴体积法（b）倾斜样品台法测量动态接触角的示意图。
当样品尺寸和形状不规整时，采用光学接触角仪测量液固相互作用和/或固体的性质（如表面自由能）是最好的选择。主要优点如下：
Sigma力学表面张力仪可用于测量动态接触角。力学表面张力仪测量的是当一个固体与待测液体接触时影响天平的质量。当液体的表面张力（γl）和样品的周长（p）已知时，可以使用下面的方程计算接触角。
Wetting force = γl P cos θ
下图展示了一个完整的接触角测量循环。可以看出，由于样品相对于液体上下移动，力学表面张力仪得到的接触角始终是动态接触角。当样品浸入到液体时记录的是前进角，取出样品时，测量的是后退角。
下图所示为力/润湿长度与浸入深度的关系：
当样品形状规整时，采用力学表面张力仪测量动态接触角是非常好的选择。
采用我公司的高精度力学表面张力仪，可以很容易对单根纤维如头发的润湿性等进行分析。
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