一.概述

接觸角是氣、液、固三相交界處,氣液界面與固液界面之間的夾角,用θ表示。接觸角測量儀主要功能是測量液體對(duì)固體的接觸角，是表面性能檢測的重要儀器。

JY-PHC接觸角測量儀采用全自動(dòng)進(jìn)液裝置，通過對(duì)圖像輪廓的采集，分析和測量接觸角、表面張力、界面張力、前進(jìn)角、后退角、表面能、潤濕性能等指標(biāo)，儀器性價(jià)比高、功能全面、可滿足各種常規(guī)測量和部分非常規(guī)測量的需求。

二.應(yīng)用

視頻光學(xué)接觸角測量儀廣泛應(yīng)用于我們熟知的熱門領(lǐng)域，如醫(yī)療、化工、表面處理、玻璃制造，還有屏幕、鏡片、半導(dǎo)體、電子電路、涂料油墨、生物科學(xué)、紡織纖維，以及各大高校用于材料的研究與分析，總之，接觸角測量儀是一款評(píng)估表面性能的重要測量儀器。

主要適用范圍：

塑料、玻璃、陶瓷等材料的潤濕性測試。

表面潔凈度測試。

表面處理效果分析。

鋁箔親水角測試。

半導(dǎo)體芯片的檢測。

清洗效果分析。

農(nóng)作物，水稻的檢測。

偏光片、膠片表面潤濕性分析。

眼鏡片，隱形眼鏡的檢測。

紙張、薄膜、油墨產(chǎn)品檢測。

噴霧、油漆、涂料潤濕分析。

玻璃纖維與樹脂的潤濕性分析。

織物表面親水、疏水性分析。

聚合物、表面改性材料分析。

表面活性劑，肥皂和洗滌劑。

巖芯、煤礦、絕緣子潤濕分析。

高精密部件的表面清潔度分析。

粘合與涂層過程中粘附力與穩(wěn)定性研究。

三.主要功能

1.座滴法用于測量靜態(tài)接觸角。(如液體在固體表面的鋪展，滲透，吸收等潤濕行為)

2.測量動(dòng)態(tài)接觸角：前進(jìn)角，后退角。(根據(jù)接觸角滯后性，分析材料表面是否均勻、平整)

3.實(shí)時(shí)監(jiān)測材料的接觸角、表面能的變化，根據(jù)時(shí)間、結(jié)果，生成曲線分析圖。

4.粉末、非平面材料(凹凸面)，超疏水、超親水材料的測量。

5.氣泡捕獲法測量接觸角，如隱形眼鏡等。（需選配附件）

6.懸滴法測量液體的表面張力與界面張力。

7.固體表面自動(dòng)能、色散力、極性力、非極性力、電子受體、電子給體的計(jì)算。

8.粘附功、侵濕功、鋪展系數(shù)的計(jì)算

四.運(yùn)行原理

接觸角測量儀主要由5個(gè)部分組成

1.硬件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為儀器整體運(yùn)轉(zhuǎn)、滴液系統(tǒng)工作，光源顯現(xiàn)與調(diào)節(jié)、軟件的正常運(yùn)行、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)傳輸提供了物理支持。

2.自動(dòng)進(jìn)液系統(tǒng)：進(jìn)液精度高達(dá)0.001μL，5擋運(yùn)行速度可調(diào)，該系統(tǒng)中包含了微量進(jìn)樣器。

3.樣品臺(tái)：采用三維樣品臺(tái)，做工精細(xì)，操作阻尼感強(qiáng)，移動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。

4.圖像采集：SONY高速工業(yè)級(jí)芯片、30幀/S、300W像素，免驅(qū)動(dòng)，USB供電即插即用，無需單獨(dú)供電。

5.強(qiáng)大的軟件分析系統(tǒng)，具備國際流行的擬合方法，精確快速的完成測量任務(wù);強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支持，可存儲(chǔ)200萬條測試記錄，歷史記錄瞬間檢索、查閱。

五.技術(shù)參數(shù)

六.遵循相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)

1.GB/T 24368-2009 玻璃表面疏水污染物檢測；

2.ASTM D5725-99 使用自動(dòng)接觸角測試儀測定覆蓋材料表面濕潤度和吸收性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法;

3.SY/T5153-2007 油藏巖石潤濕性測定方法；

4.ASTM C813-90(2004) 用接觸角測量法測定玻璃表面上疏水污物量的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法;

5.ASTM D1331 表面活性劑溶液表面張力和界面張力的標(biāo)準(zhǔn)測試方法;

6.ASTM D 724-99(2003) 紙的表面可濕性的試驗(yàn)方法；

7.ISO15989 塑料薄膜和薄板電暈處理薄膜的水接觸角度的測量；

8.ASTM D5946-2004 塑料薄膜與水接觸角度的測量；

9.DIN EN 14370 表面活性劑 - 表面張力的測定;

10.ISO6295 油水界面張力的測定;

七.儀器特點(diǎn)：

1.采納國際主流接觸角設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)理念，主體架構(gòu)采用高強(qiáng)度高質(zhì)量航空鋁合金材質(zhì)，根據(jù)材質(zhì)區(qū)別均以進(jìn)行陽極氧化、高速噴砂氧化等表面處理，保證儀器具有較高的穩(wěn)定性和使用耐久度。

2.采用進(jìn)口三菱plc內(nèi)核處理器，計(jì)算速度快，控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)。

3.進(jìn)液系統(tǒng)采用高精度注射泵，自動(dòng)進(jìn)液；微量級(jí)脈沖控制，進(jìn)液精度高達(dá)0.001μL，精準(zhǔn)控制滴液量；采用精密線性直線導(dǎo)軌，推送滴液，運(yùn)行平滑穩(wěn)定；進(jìn)液系統(tǒng)運(yùn)行速度由慢到快5擋可調(diào)，懸滴法測量時(shí)，速度要盡量"慢"，可以用"1速"；接觸角測量時(shí)，速度可以稍加提升；溶液用盡進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，可調(diào)整為最快"5速"。

4.一鍵自動(dòng)加液，加滿自動(dòng)停止；并配備親水針頭，超疏水針頭。

5.工業(yè)級(jí)、可調(diào)節(jié)，LED冷光源，為液滴的理想成像提供必要支持；冷光源的應(yīng)用可避免因光源產(chǎn)生熱量對(duì)試驗(yàn)(液滴)造成的影響；使用壽命可達(dá)八萬小時(shí)以上。

6.SONY高速工業(yè)級(jí)芯片、30幀/S、300W像素CCD；工業(yè)級(jí)變焦變倍鏡頭，確保優(yōu)良成像效果；無需安裝相機(jī)驅(qū)動(dòng)(避免了驅(qū)動(dòng)程序與電腦系統(tǒng)不兼容的問題)，USB即插即用,無需單獨(dú)供電。

7.采用SC09編程控制線，具有多功能性和高效性，指令發(fā)送速度快，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。

8.三維樣品臺(tái)標(biāo)配大尺寸160*200mm，做工精細(xì)，操作阻尼感強(qiáng)，移動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，可根據(jù)用戶需求定制非標(biāo)尺寸，并配送水平儀。

9.非標(biāo)定制，根據(jù)需求量身打造專屬解決方案，同時(shí)配有強(qiáng)大軟件技術(shù)支持，完成特殊測量要求。

10.實(shí)時(shí)監(jiān)測接觸角和表面自由能的結(jié)果與變化，一鍵存儲(chǔ)(批量)測量結(jié)果。

11.一鍵自動(dòng)(批量)測量接觸角、表面能、表面張力、界面張力。

12.通過對(duì)目前國內(nèi)外主流的接觸角分析算法的研究和篩選，進(jìn)行大量測試和優(yōu)化，總結(jié)出一套針對(duì)各種形態(tài)的液滴都能精準(zhǔn)擬合的算法。

13.軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)擬合，避免人為操作造成的誤差，計(jì)算接觸角的同時(shí)，可將固體表面自由能計(jì)算出來。準(zhǔn)確的分析液體和固體的表面潤濕性能、實(shí)際潤濕情況。

14.可滿足各種常規(guī)測量，如靜態(tài)接觸角，表面張力；還可滿足非常規(guī)測量的需求，如界面張力，動(dòng)態(tài)接觸角，凹凸面接觸角，氣泡捕獲法的接觸角測量。

15.測量動(dòng)態(tài)接觸角，包括前進(jìn)角，后退角；(根據(jù)接觸角滯后性，分析材料表面是否均勻、平整，分析樣品表面性能)

16.可滿足對(duì)平面，非平面，曲面(凹凸面)，超疏水、超親水材料的表面潤濕性能檢測和分析。

17.角度測量方式：橢圓擬合、斜橢圓擬合、圓擬合、斜圓擬合、切線法、量高法、量角法等。

18.粘附功、侵濕功、鋪展系數(shù)的計(jì)算 。

19.分辨率默認(rèn)1280*960，共四種分辨率，可根據(jù)實(shí)際操作情況自由切換。

20.可以進(jìn)行單張拍照，自主掌握拍照間隔和拍照數(shù)量，拍照列表中可一鍵自動(dòng)批量測量。

21.可任意設(shè)定拍照間隔、拍照數(shù)量，進(jìn)行定時(shí)拍照；時(shí)間間隔設(shè)定:0.001-36000s,拍照數(shù)量設(shè)定:1-500萬張。(主要用于長時(shí)間觀測接觸角變化)

22.錄制視頻可記錄接觸角連續(xù)性的變化，視頻可逐幀進(jìn)行分析,3擋播放速度,播放進(jìn)度條可任意定位選取圖片,選擇的圖片列表可自動(dòng)批量測量。

23.軟件可生成接觸角，表面張力，界面張力，固體表面自由能的測試報(bào)告(Word和Excel形式兩種形式)，可生成接觸角和表界面張力的動(dòng)態(tài)曲線圖，并顯示max、min、平均值；可保存200萬條測試記錄，每條記錄可關(guān)聯(lián)圖像3000張，歷史記錄瞬間檢索和調(diào)閱。

24.測試圖片以二進(jìn)制流的形式存儲(chǔ)，方便數(shù)據(jù)移植。

25.數(shù)據(jù)一鍵導(dǎo)出/導(dǎo)入功能，更換電腦也能查看歷史測試數(shù)據(jù)。

26.個(gè)性化軟件拓展，根據(jù)需求，增加專用功能模塊，如數(shù)據(jù)備份、遷移、導(dǎo)出、導(dǎo)入、各類型的批量處理工作、各類報(bào)表的生成與導(dǎo)出,可代替人工繁雜操作等。

27.可導(dǎo)入外部圖片，在本軟件中進(jìn)行接觸角、表面能、表面張力、界面張力的計(jì)算。

八.使用指南：

儀器開箱取出后，放到工作臺(tái)上將其調(diào)整至水平，將相機(jī)與鏡頭(一體)放到鏡頭支架上固定好，將滴液調(diào)整器放到滴液支架并固定，安裝電腦軟件后再將相機(jī)與電腦相連接(usb線連接)，通電開機(jī)，打開軟件，簡單的進(jìn)行燈光調(diào)整和圖像清晰度的調(diào)整，方可進(jìn)行接觸角測量試驗(yàn)。

九.制造心得淺談

一臺(tái)合格的視頻光學(xué)接觸角測量儀必須滿足下面幾點(diǎn)。

首先要有穩(wěn)固耐用的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通俗一點(diǎn)說就是儀器得結(jié)實(shí)、耐用，這一點(diǎn)是基礎(chǔ)，需要有專人來設(shè)計(jì)、優(yōu)化。

在此基礎(chǔ)上，組件材質(zhì)的選擇尤為重要，對(duì)于防腐防潮和使用耐久度而言，肯定要選擇高質(zhì)量的航空鋁合金。

材質(zhì)確定后，其表面的處理也很重要，它可以減緩儀器的氧化速度，提高儀器的使用壽命，而優(yōu)質(zhì)的表面處理工藝能讓儀器更有科技感，讓它看起來更顯“檔次"。

當(dāng)然，光看起來有檔次肯定不行，還需要一款具有“穩(wěn)定性"、“易用性"、“實(shí)用性"、"高效性"、"健壯性"、“可擴(kuò)展性"的優(yōu)秀軟件來將儀器整體性能貫穿起來，軟硬件合為一體，才能使一臺(tái)儀器從里到外真真正正有檔次。