滾動角的前進角和后退角的區別

更新時間：2021-01-06

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在化學里滾動角應該定義為前進接觸角（簡稱前進角）與后退接觸角（簡稱后退角）之差滾動角的大小也代表了一個固體表面的滯后現象。一般在超疏水表面表征時與接觸角一起會用到的。

前進角和后退角：

考慮一個在水平平面上具有穩定接觸角的液滴，若表面是理想光滑和均勻的，往這液滴上加少量液體，則液滴周界的前沿向前拓展，但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽去少量液體，則液滴的周界前沿向后收縮，仍保持原來的接觸角。反之，若表面是粗糙的或不均勻的，向液滴加入一點液體只會使液滴變高，周界不動，從而使接觸角變大，此時的接觸角稱為前進接觸角。簡稱前進角，用θA表示。若加入足夠多的液體，液滴的周界會突然向前蠕動，此突然運動剛要發生時的角度稱為大前進角。若從液滴中取出少量液體，液滴在周界不移動的情況下變得更平坦。接觸角變小，此時的接觸角稱為后退接觸角，簡稱后退角。用θR表示。當抽走足夠多液體，流溢周界前沿會突然收縮。此突然收縮剛要發生時的角度稱為小后退角。

固體表面上小液滴的形貌，在傾斜面上，同時可看到液體的前進角和后退角，假若沒有接觸角滯后，平板只要稍許傾斜一點，液滴就會滾動。接觸角的滯后使液滴能穩定在斜面上，這一事實表明，接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。

滾動角

固-液界面擴展后測量的接觸角前進角與在固液界面回縮后的測量值后退角存在差別。前進角往往大于后退角。兩者的差值叫做滾動角。滾動角的大小也代表了一個固體表面的接觸角滯后現象。關于前進角和后退角也可以描述成：前進角是在增加液滴體積時液滴與固體表面接觸的三相線將要移動而沒有移動那一狀態的接觸角。可以理解為下滑時流溢前坡面所必須增加到的角度。否則不會了生運動。而后退角是指在縮小液滴體積時液滴與固體表面接觸的三相線將動而未動狀態的接觸角，可以理解為下滑時液滴后坡面所必須降低到的角度。

滾動角與接觸角相類似，是表征一個特定表面潤濕性的重要方法。也是常用的一種測量材料表面潤濕性的方法。滾動角是指液滴在傾斜表面上剛好發生滾動時，傾斜表面與水平面所形成的臨界角度，以α表示。如圖所示，當一滴水放置在固體傾斜表面而達到一種滾動前的臨界狀態時，固體表面傾斜的角度就是滾動角。

應用（Application）

接觸角測量儀應用于各個行業領域，在手機制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學化工、半導體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維、生物等領域，接觸角測量已經成為了一項評估表面性能的儀器。

（部分測試功能需要選購附件完成）

1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤濕行為，座滴法測量靜態接觸角；

2. 材料在固體表面的前進角、后退角、接觸角滯后、滾動角、動態接觸角測量；

3. 吸收材料的連續實時研究及過程記錄，接觸角隨時間變化曲線分析；

4. 各種材料的接觸角測量，如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品；

5. 附著滴法測試材料浸沒在液體中的接觸角測試；

6. 懸滴法測量各種液體表界面張力及其極性、色散分量；

7. 計算固體表面自由能，及其極性色散分量分析；

分析體在固體表面的粘附功，評估固體表面均勻性、清潔度等。

如上圖、接觸角測量儀主要由光源、注射單元、樣品臺、采集系統、分析軟件五大部分組成，設備采用光學成像的原理。

光源采用密集LED冷光設計，發光均勻，圖像清洗，壽命長；

注射單元采用高精度注射泵進液，由軟件定量定速控制，滴液穩定，精度高達0.01微升；

樣品臺采用三維手動精調平臺，操作靈活，定位準確，樣品臺可根據實際樣品尺寸定制；

采集系統采用黑白CCD相機，拍攝穩定，圖像清晰，真實可靠，鏡頭采用工業級配置，0.7-4.5倍放大可調，成像無畸形失真；

分析軟件功能強大，具備一鍵式全自動擬合能力，滿足各種液滴形態的準確擬合;

技術參數：

接觸角測試儀主機
外形尺寸	690mm（長）380mm(寬) 680mm(高)
重量	43KG
電源	220V / 60HZ
光源系統
光源	密集LED可調節藍色基調工業級冷光源
壽命	使用壽命達貳萬伍仟小時以上
注射單元
注射器	配套高精密石英注射器、容量500μL
滴液	軟件控制自動進液，精度高達0.01μL
注射單元移動	軟件自動升降行程60mm; 左右30mm
采集系統
CCD	高速工業級芯片、25幀/S、130W像素
鏡頭	0.7-4.5倍高清工業級連續變倍式顯微鏡
采集系統調節	前后50mm（3mm微調）、視角角度可調（平視、俯視、仰視、360°旋轉等多視角觀察）
樣品臺裝置
工作臺面尺寸	120mm*150mm（可根據實際樣品尺寸定制）
樣品尺寸	6寸
樣品臺移動	前后移動自動，行程200mm，精度0.01mm 左右移動自動，行程200mm，精度0.01mm 上下移動手動，行程30mm，精度0.01mm
分析軟件
接觸角測量范圍	0-180°
接觸角測量精度	±0.1°
表界面張力測量范圍	0-2000mN/m
表界面張力測量精度	0.01 mN/m
分析軟件功能	1、接觸角測量分析軟件自動擬合法（一鍵自動擬合，不存在人工誤差）包括：圓法擬合（Circle method）、橢圓/斜橢圓擬合法（Ellipse/Oblique ellipse）、LY、微分橢圓法/微分圓法（Differential circle / Differential ellipse）； 2、動態接觸角擬合（批量擬合多張圖像）包括：潤濕性能測試（Wettability）、視頻連續擬合計算（Video analysis）； 3、表面能計算（Surface energy） 4、表界面張力測量（Surface tension） 5、前進后退角測量（Advancing and receding angle） 6、粘附功（Adhesion work） 7、自動樣品批量測量方案設置功能（支持樣品的測試方案設定及調取自動測試方案） 8、樣品方案設定：可根據實際樣品尺寸規格在軟件中設置測量方案，后續如有同款產品可直接調取已存儲方案直接開展測試 9、一鍵式多點測量（可多次循環）：自動進樣→自動接液→軟件自動完成測量→自動換下一個點位 10、可針對不同樣品設置測量方案并可保存，方便下次再次測量同一類樣品時直接調取測量