一、接觸角的基本原理

 

　　接觸角是液滴與固體表面接觸時(shí)，液滴表面與固體表面之間形成的角度。它反映了液體與固體表面之間的相互作用力。通常，當(dāng)接觸角小于90°時(shí)，液體能很好地潤(rùn)濕表面，表明該表面是親水的；當(dāng)接觸角大于90°時(shí)，液體難以潤(rùn)濕表面，表明該表面是疏水的。如果接觸角為180°，液滴幾乎不接觸表面，表面為超級(jí)疏水。

 

　　二、接觸角儀的工作原理

 

　　它通過(guò)滴加一定體積的液體（通常為水）于涂層表面，并用攝像頭或激光測(cè)量液滴的形狀。儀器根據(jù)液滴的形狀，通過(guò)數(shù)學(xué)公式計(jì)算出接觸角的大小。常采用的測(cè)量方法有：

 

　　1.靜態(tài)接觸角測(cè)量：在滴液后靜止觀察液滴與表面接觸的角度。這種測(cè)量方法適用于大多數(shù)普通表面。

 

　　2.動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量：通過(guò)逐步增加或減少液滴的體積，觀察接觸角隨時(shí)間的變化，適用于對(duì)潤(rùn)濕性變化比較敏感的表面。

 

　　3.滑動(dòng)接觸角測(cè)量：測(cè)試液滴在表面滑動(dòng)時(shí)的接觸角變化，通常用于研究表面能及表面摩擦力。

 

　　三、涂層的親水性與疏水性

 

　　親水性涂層是指能夠吸引水分子的涂層，通常表現(xiàn)為接觸角小于90°。親水性涂層能夠改善液體的附著力和潤(rùn)滑性，因此廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、涂料、食品包裝等領(lǐng)域。

 

　　疏水性涂層則表現(xiàn)為接觸角大于90°，甚至超過(guò)120°，此類涂層具有較強(qiáng)的抗水能力，液體不易附著于其表面。疏水性涂層被廣泛應(yīng)用于防水、抗污、抗腐蝕等領(lǐng)域，尤其是在高科技材料、建筑材料和汽車領(lǐng)域具有重要作用。

 

　　四、接觸角儀測(cè)試涂層親水性與疏水性的步驟

 

　　1.準(zhǔn)備涂層樣品：首先，需確保待測(cè)涂層表面光潔且無(wú)污染。可以用去離子水清洗樣品表面，并使用無(wú)塵布擦干，確保涂層的表面特性不會(huì)受到外界干擾。

 

　　2.配置儀器：將它的攝像頭對(duì)準(zhǔn)涂層表面，并確保儀器的噴嘴與樣品表面平行。根據(jù)儀器的說(shuō)明書進(jìn)行必要的校準(zhǔn)。

 

　　3.滴加液體：選擇合適的液體（通常是水），在涂層表面滴加一定量。液滴的體積應(yīng)適中，避免太大液滴對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

 

　　4.測(cè)量接觸角：?jiǎn)?dòng)儀器，記錄液滴在涂層表面形成的形狀。通過(guò)儀器分析液滴與表面之間的接觸角度，并顯示其值。

 

　　5.數(shù)據(jù)分析：根據(jù)測(cè)得的接觸角值，判斷涂層的親水性或疏水性。如果接觸角小于90°，則表明涂層具有親水性；如果接觸角大于90°，則涂層表現(xiàn)為疏水性。

 

　　6.重復(fù)測(cè)量：為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議對(duì)同一涂層進(jìn)行多次測(cè)量，取其平均值。

 

　　五、影響接觸角測(cè)量的因素

 

　　接觸角測(cè)試結(jié)果可能會(huì)受到多個(gè)因素的影響，具體包括：

 

　　1.表面粗糙度：涂層表面的粗糙度會(huì)影響液滴的潤(rùn)濕行為，表面越粗糙，接觸角往往越大，因此在測(cè)量時(shí)需要確保涂層的均勻性。

 

　　2.液體種類：不同液體的表面張力不同，可能導(dǎo)致接觸角的變化。水是常用的測(cè)試液體，但在某些情況下也可以選擇油類或其他液體進(jìn)行測(cè)試。

 

　　3.環(huán)境條件：溫度和濕度會(huì)影響液滴的蒸發(fā)速率及涂層表面的物理化學(xué)性質(zhì)，從而影響接觸角的測(cè)試結(jié)果。

 

　　4.測(cè)試方法：不同的測(cè)試方法（如靜態(tài)接觸角和動(dòng)態(tài)接觸角）可能會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，因此在比較不同表面時(shí)，最好使用相同的測(cè)試方法。