水滴角測(cè)量?jī)x測(cè)試方法及過程-品智創(chuàng)思

更新時(shí)間：2020-12-26

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水滴角的定義:
一滴水落在干凈的玻璃板上，會(huì)在板面上擴(kuò)散開來(lái)，形成一薄層水；同樣一滴水，滴在石蠟上，這滴水會(huì)聚集成近似的球形，只是由于重力的作用稍微壓扁了一些。
一滴水銀淌在干凈的玻璃上，水銀會(huì)聚集成近似的球形；同樣一滴水銀，滴在鋅板或鉛板上，水銀會(huì)向四面漫流，形成一灣層水銀。
水在玻璃上向四面漫流，水銀在銅板或鋅板上向四面漫流這類現(xiàn)象，我們稱之為潤(rùn)濕現(xiàn)象，前者稱為水潤(rùn)濕玻璃，后者稱為水銀潤(rùn)濕銅板或鋅板。水滴角測(cè)量?jī)x就是測(cè)試種種材料的潤(rùn)濕現(xiàn)象的。
水在石蠟上聚成近似球形，水銀在玻璃板上聚成近似球形這類現(xiàn)象，稱為不潤(rùn)濕現(xiàn)象。前者稱為水不潤(rùn)濕石蠟，后者稱為水銀不潤(rùn)濕玻璃。
潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕現(xiàn)象是液體與固體接觸處的一種表面現(xiàn)象。潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕取決于液體分子與固體分子問的相互作用力（稱為附著力)大于或小于液體分子間的相互作用力(稱為內(nèi)聚力)。分子問引力有一作用范圍，與固體接觸處的接觸面對(duì)液體分子的影響也有一定的范圍。設(shè)固、液分子間的引力有效作用距離為／，液、液分子問的引力有效作用距離為眾，則在液、固接觸處，厚度的較大者的一層液體中的分子受力情況將與內(nèi)部的液體分子受力情況有所不同，它們將受到接觸面的影響，這層液體我們稱之為附著層。
實(shí)驗(yàn)表明，不同液體對(duì)不同固體潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕的程度不同，為表明這種潤(rùn)濕或不潤(rùn)濕的程度，引入水滴角這個(gè)物理量。在液體與固體接觸處，作液體表面的切線與固體表面的切線，這兩條切線通過液體內(nèi)部所成的角度，稱為水滴角。
當(dāng)液體潤(rùn)濕固體時(shí)，液體與固體相接觸的附著層要擴(kuò)展，其水滴角為銳角。上圖表示潤(rùn)濕固體的液體裝在用這種固體材料做成的容器中水滴角角的情況，下圖中表示潤(rùn)濕固體的液滴在固體平面上的水滴角的情況。由圖可見，水滴角口越小，液滴在固體平面上擴(kuò)展攤開的面積越大，液體潤(rùn)濕固體的程度越高，當(dāng)水滴角為零時(shí)，液滴在固體平面上攤開成很薄的薄層，這時(shí)稱液體*潤(rùn)濕該種固體。
當(dāng)液體不潤(rùn)濕固體時(shí)，液體與固體相接觸的附著層要收縮減小，所以其水滴角為鈍角。圖中表示不潤(rùn)濕固體的液體裝在以這種固體材料為器壁的容器中水滴角的情況，下圖為不潤(rùn)濕固體的液淌在固體平面上的水滴角。由因可見，水滴角口越大，液體越不潤(rùn)濕固體，當(dāng)水滴角小于零度時(shí)，不潤(rùn)濕固體的液滴與固體平面相切，這種液體對(duì)這種固體*不潤(rùn)濕。
固、液、氣接觸處形成的水滴角的大小，*由液體和固體本身的性質(zhì)所決定，一定的液體和一定的固體，其水滴角的數(shù)值是一定的，由于液體對(duì)固體的潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕兩種情況。

水滴角測(cè)量?jī)x分析方法：
切線法：常規(guī)方法，需手工切線，誤差較大
圓法：也叫寬高法，θ/2法，利用三點(diǎn)擬合一個(gè)圓形（開放式存在，能更好的看清楚是否貼合在一起），從而計(jì)算出水滴角度。適用于<20°角度的水滴角測(cè)量。
橢圓法：當(dāng)水滴角度超過20度時(shí)，此時(shí)已不是一個(gè)常規(guī)的圓形，而近似一個(gè)橢圓形，橢圓法用五點(diǎn)擬合橢圓形，從而計(jì)算出水滴角度。適用于>20° <120°角度測(cè)量。
Laplace-Young法：適用于>120°超疏水角度的測(cè)量。但是Laplace-Young法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是圖象一定要非常清晰和完整，需自動(dòng)擬合，并且左右兩邊的角度要均勻。
將液滴輪廓微分分成多個(gè)小部分，再對(duì)每個(gè)小部分進(jìn)行擬合，大限度接近液滴真實(shí)的外觀輪廓，從而獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。

水滴角測(cè)量?jī)x詳細(xì)測(cè)試過程：
拍攝液滴圖象
確定基準(zhǔn)線（固體與液體的分界線、兩個(gè)三相點(diǎn)的連線）
確定液滴外型輪廓
選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法擬合液滴外型曲線，計(jì)算水滴角