什么是接觸角？

發(fā)布日期：2024-05-24      瀏覽次數(shù)：226

什么是接觸角？

接觸角是評價潤濕性的指標(biāo)之一。
它是當(dāng)液體滴到某種固體上時形成的液滴的凸起程度（液體的高度）的數(shù)值表示。
具體而言，從側(cè)面觀察附著于固體上表面的液體，并測量液滴終點(diǎn)處的液體相對于固體表面的角度。
如果容易潤濕，則凸起（接觸角）較低，如果難以潤濕，則凸起（接觸角）較高。


用接觸角來評價什么

接觸角是評價固體和液體之間的相容性或潤濕性的指標(biāo)。
這只是一個示例，但它用于以下目的。

• 油墨評價

• 液體質(zhì)量評價

• 清潔評價

• 涂布液的評價

• 涂層表面性能評價

• 這樣的。．．．．




如何測量接觸角
接觸角是液體接觸的固體表面與液體終點(diǎn)之間的角度，因此通常是根據(jù)從側(cè)面觀察到的附著在固體樣品上的液體樣品的圖像來測量的。

如下示意圖所示，在面向照明的位置安裝攝像頭，將液體附著在其視野內(nèi)的固體樣品上進(jìn)行觀察。
這種測量裝置稱為 “接觸角計(jì)"。

如果容易弄濕
在針尖處形成液體并將固體樣品靠近它。
如果固體樣品容易潤濕，當(dāng)固體樣品與液體接觸時，液體將被吸引到固體樣品上并擴(kuò)散。
無論液體的類型如何，有時在感官意義上被稱為“親水性"。


如果很難弄濕
在針尖處形成液體并將固體樣品靠近它。
如果難以潤濕，請降低載物臺，因?yàn)榧词构腆w樣品接觸液體，液體也不會被固體樣品吸引，液體也不會離開針頭。
無論液體類型如何，有時根據(jù)感官含義將其稱為“防水劑"或“防水劑"。
當(dāng)潤濕和鋪展達(dá)到平衡狀態(tài)時，顯示固體和液體表面張力之間平衡的方程稱為“楊氏方程"。
該公式在潤濕和鋪展變化停止時有效，而不是在潤濕和鋪展期間有效。

因此，用于計(jì)算表面自由能的接觸角就是該平衡狀態(tài)下的接觸角。



＜＜楊氏公式＞＞
γS=γL×余弦θ +γSL$${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">因斯</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}$$

γS　γL　γSL　：固體的表面張力（γSG）：液體的表面張力（γLG）：固體和液體之間的界面張力$$\begin{array}{rl}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：固體的表面張力</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">（</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">）</span>\\ {\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：液體的表面張力</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">（</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">）</span>\\ {\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：固體和液體之間的界面張力</span>}\end{array}$$


很多時候忽略了空氣，所以這樣表達(dá)，但嚴(yán)格來說，考慮到大氣中氣體的影響，
　固體的表面張力=>固體與氣體之間的界面張力
　，液體 => 液體
認(rèn)為這是氣體的界面張力是正確的 。


什么是θ/2法？
最著名的計(jì)算方法是θ/2方法。這是一種長期以來使用直接測量接觸角的
接觸角計(jì)的方法。 假設(shè)液滴的輪廓是正圓的一部分，則如下圖所示，固體表面與“切線A"之間的角度θ由關(guān)系式確定，該關(guān)系式從潤濕性和潤濕性之間的關(guān)系中變得清楚液體的寬度和高度：


曬黑θ2=Hr$$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">曬黑</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}$$
解決了你就明白了。

　曬黑θ2θr:H:=Hr= 2 × ar c t a nHr　液滴接觸半徑液滴高度比，它變成了。$$\begin{array}{rlr}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">曬黑</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}& <span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}& \text{<span style="font-size: 14px;">比，</span>}\\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}& <span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">它成為了。</span>}\\ \\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">:</span>}& \text{<span style="font-size: 14px;">液滴接觸半徑</span>}\\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">:</span>}& \text{<span style="font-size: 14px;">液滴高度</span>}\end{array}$$


前提是，從側(cè)面看，液滴的輪廓形成了圓形的一部分。
因此，如果左右兩側(cè)的接觸角不同，或者由于液滴自重而產(chǎn)生塌陷效應(yīng)，則會產(chǎn)生誤差。
這種方法也可以稱為簡單的正圓擬合（因?yàn)榇_定任意三點(diǎn)就可以確定一個圓）。



現(xiàn)實(shí)中，在圖像處理中，檢測左端點(diǎn)a和右端點(diǎn)b，找到線段ab的中點(diǎn)c，求線段ab經(jīng)過中點(diǎn)c的垂線與輪廓的交點(diǎn)d檢測到點(diǎn)后，通過求出上述的r和h來計(jì)算接觸角。


如今，隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，檢測輪廓點(diǎn)并計(jì)算近似圓的曲線擬合逐漸成為主流。