化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
什么是接觸角及水滴角計(jì)算方式
閱讀：339 發(fā)布時(shí)間：2024-3-16什么是接觸角?
接觸角也叫水滴角，主要就是液體與固定表面形成的角度，所以也稱為水滴角。當(dāng)然不一定是水，也可以用其他液體。
接觸角是指在固、液、氣三相交界處，氣-液界面上的切線與固-液界面之間的夾角。
接觸角的大小可以反映液體在固體表面上的潤(rùn)濕性質(zhì)，接觸角越小，表示液體在固體表面上的潤(rùn)濕性越好，即液體傾向于在固體表面鋪展；相反，接觸角越大，表示液體在固體表面上的潤(rùn)濕性較差，即液體傾向于遠(yuǎn)離固體表面。接觸角是衡量液體對(duì)材料表面潤(rùn)濕性能的重要參數(shù)，通過測(cè)量接觸角可以獲得材料表面固-液、固-氣界面相互作用的許多信
接觸角的六種計(jì)算方式：
接觸角的計(jì)算方法有很多，它們主要針對(duì)氣—液—固體系的接觸角測(cè)算，但其中有些方法只需略加修改即可適用于液—液—固體系的接觸角測(cè)算：
量角法（Angle Measuring Mmethod）：借助于可移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的量角器測(cè)量氣—液界面的切線與固—液界面的水平線所形成的夾角，即為接觸角。
量高法（Height-Width Method）：又稱θ/2 法或?qū)捀叻??？茖W(xué)家們認(rèn)為當(dāng)液滴體積小于6μl時(shí)，可忽略地球引力對(duì)其形狀的影響，認(rèn)為液滴呈標(biāo)準(zhǔn)圓的一部分。因此通過選點(diǎn)測(cè)量液滴在固體表面上的高度及與固體接觸面的直徑，即可計(jì)算出液滴在固體表面的接觸角。?
圓環(huán)法（Ring Method）：認(rèn)為液滴在固體表面呈標(biāo)準(zhǔn)圓的一部分。因此通過選點(diǎn)生成虛擬的圓形輪廓，然后通過改變圓形輪廓的大小使其與液滴重合，再通過其圓心位置計(jì)算出左邊或右邊的接觸角。?
橢圓法（Ellipse Method）：認(rèn)為液滴在固體表面因受重力和表面張力等因素的影響而呈橢圓的一部分。因此通過選點(diǎn)生成虛擬的橢圓形輪廓，然后通過改變橢圓形輪廓的大小使其與液滴重合，再通過其圓心位置計(jì)算出左邊或右邊的接觸角。
切線法（Tangent Method）：又稱擬合法（Fitting Method）。主要用于分析固體表面上不規(guī)則形狀的液滴，如因接觸角滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的前進(jìn)接觸角和后退接觸角等。通過選點(diǎn)生成虛擬的圓，力求使虛擬的圓與液滴的左邊或右邊的某一段相重合，然后通過虛擬圓的圓心位置計(jì)算出左邊或右邊的接觸角。
楊-拉普拉斯方程（Young-Laplace Equation）：采用二值圖像邊緣特征檢測(cè)方法，提取液滴圖像輪廓邊緣的亞像素點(diǎn)，利用變權(quán)重最小二乘法擬合出滴液的輪廓。然后通過楊-拉普拉斯微分方程迭代法計(jì)算出本征接觸角。
以上6種計(jì)算接觸角的方法如果遇到液滴在凹面或凸面上，則需要將計(jì)算結(jié)果再加上凹面部分或減去凸面部分
