光學接觸角測量儀的儀器結構

來源：瑞典百歐林科技有限公司 2025年06月20日 11:20

　　光學接觸角測量儀是一種用于測量液體在固體表面接觸角的精密儀器，通過分析液滴在固體表面的形態(tài)變化來定量評估表面潤濕性能，在材料科學、表面工程、生物醫(yī)學等領域具有廣泛應用。

　　基本原理：

　　接觸角定義：在氣、液、固三相交點處，氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，用于衡量液體在固體表面的潤濕性能。

　　楊氏方程：描述固-液、固-氣和液-氣三個界面張力之間的平衡關系，公式為γsv = γsl + γlv cosθ，其中γsv為固體-氣相界面的表面自由能，γsl為固體-液相界面的表面自由能，γlv為液體-氣相界面的表面張力。通過測量接觸角θ，可以推導出固體表面的自由能及其分量。

　　測量方法：

　　量角法：通過光學系統(tǒng)拍攝液滴在固體表面的圖像，利用圖像分析軟件測量液滴輪廓與固體表面的夾角。

　　動態(tài)接觸角測量：包括前進接觸角(液體在固體表面鋪展過程中測量的接觸角)和后退接觸角(液體從固體表面回縮過程中測量的接觸角)，能夠反映液體在固體表面的吸附和脫附行為，以及表面的滯后現(xiàn)象。

　　表面自由能計算：通過測量不同表面張力的液體在固體表面的接觸角，利用相關模型(如Owens-Wendt法、Fowkes法等)計算固體表面的自由能及其分量，深入了解材料表面的物理化學性質。

　　光學接觸角測量儀儀器結構：

　　光源系統(tǒng)：提供高亮度、可調亮度/色溫的光源，支持偏振光模式以消除反射干擾。

　　注射系統(tǒng)：自動注射單元或微分頭手動注射單元，能夠緩慢加液在針管的端口形成指定體積的液滴，并將液滴轉移到待測樣品表面。

　　樣品臺：標配二維手動平臺，可選配電動升降(行程≥50mm)、傾斜(±60°)及恒溫加熱(-20℃~200℃)。對于特殊需求，如圓柱/纖維樣品，可配備旋轉臺。

　　視頻系統(tǒng)：高速工業(yè)相機(如500萬像素以上)搭配遠心光學鏡頭，減少畸變；幀率≥1000fps以支持動態(tài)過程捕捉。

　　數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：具備自動批處理功能，支持CSV/Excel導出及圖像存檔；內置表面自由能計算模塊(如OWRK、Lifshitz-van der Waals理論)；操作流程可視化，具備一鍵校準、異常報警及歷史數(shù)據(jù)對比功能。

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