在接觸角測(cè)量的專業(yè)領(lǐng)域，大家普遍認(rèn)為單純測(cè)量靜態(tài)接觸角不足以表征材料表面的潤(rùn)濕特性，只有通過測(cè)量包括前進(jìn)接觸角和后退接觸角值在內(nèi)的動(dòng)態(tài)接觸角才能為表征待測(cè)體系的潤(rùn)濕特性提供更完整的信息。測(cè)量實(shí)際材料表面上的接觸角比估算理想表面上的接觸角更有意義。

      目前使用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的方法有三種：

       一、斜板法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，利用傾斜臺(tái)緩慢地傾斜樣品表面，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       二、離心旋轉(zhuǎn)臺(tái)法（即滯留力天平法），實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，利用離心旋轉(zhuǎn)臺(tái)使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       三、加液-減液法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，把注射針插入液滴內(nèi)部，緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值，之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       三種方法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)總結(jié)如下：

       斜板法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測(cè)量前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滾動(dòng)角。

       滯留力天平法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測(cè)量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個(gè)方法既適用于疏水材料也適用于親水材料。

       加液-減液法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是能測(cè)量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且不需要額外的特殊附件，投資較低，缺點(diǎn)是液滴形狀會(huì)受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計(jì)算的誤差。

       目前使用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的方法有傾斜臺(tái)法、離心轉(zhuǎn)臺(tái)法和加液/減液法三種。

       DY種方法是傾斜臺(tái)法又稱斜板法。實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，利用傾斜臺(tái)緩慢地傾斜樣品表面，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時(shí)液滴不一定發(fā)生移動(dòng)，但是形狀會(huì)發(fā)生變化，使得下方的接觸角不斷地增大，而上方的接觸角則不斷地變小，當(dāng)表面傾斜到一定角度時(shí)，液滴開始發(fā)生滾動(dòng)或滑動(dòng)，此時(shí)液滴下方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動(dòng)之前對(duì)應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴上方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動(dòng)之前對(duì)應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(dòng)（滑動(dòng)）時(shí)的表面傾斜角，就叫滾動(dòng)角（滑動(dòng)角）。

       使用傾斜臺(tái)法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測(cè)量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滾動(dòng)角。

       第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺(tái)法又稱滯留力天平法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，利用離心轉(zhuǎn)臺(tái)使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加，液滴整體受到的離心力越來越大，液滴開始發(fā)生形狀變化，并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動(dòng)的趨勢(shì)越來越明顯，直到發(fā)生滑動(dòng)。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大，而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)，液滴開始發(fā)生整體滑動(dòng)，此時(shí)液滴外側(cè)三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動(dòng)之前對(duì)應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動(dòng)前對(duì)應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計(jì)算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。

       使用離心轉(zhuǎn)臺(tái)法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測(cè)量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個(gè)方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。

       第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測(cè)的樣品表面后，把注射針插入液滴內(nèi)部，緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值，之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射過程中兩側(cè)的接觸角不斷地增大，直到三線接觸點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)時(shí)的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小，直到三線接觸點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)時(shí)的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢，三相接觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)處于一個(gè)亞平衡狀態(tài)，此時(shí)得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。

       使用加液-減液法測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是能測(cè)量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且不需要額外的特殊附件，投資較低。缺點(diǎn)是液滴形狀會(huì)受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計(jì)算的誤差。  

       使用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量涂料、油墨、墨水以及其它難清洗或需要經(jīng)常更換的液體時(shí)，常規(guī)的辦法是采用一次性注射器，測(cè)量完成后直接丟棄。而LAUDA Scientific接觸角測(cè)量?jī)x引入了由高精度自動(dòng)加液?jiǎn)卧?qū)動(dòng)的、采用一次性錐形管的加液方式，為進(jìn)行難清洗或需要經(jīng)常更換的液體的接觸角和表面張力測(cè)量，提供了方便，大大簡(jiǎn)化和加快了實(shí)際測(cè)量過程。

與一次性注射器相比，一次性錐形管具有如下特點(diǎn)：

|| 加液更準(zhǔn)確：采用一次性錐形管時(shí)，加液由與其連接的高精度、精密玻璃注射器驅(qū)動(dòng)，使得液體的流速和體積可以得到更準(zhǔn)確的控制。

|| 更換液體更方便：使用一次性注射器更換液體時(shí)，需要拆下當(dāng)前的注射器，然后再安裝上裝有新液體的注射器，這一過程顯得比較費(fèi)時(shí)、麻煩。而使用一次性錐形管更換液體，只需要更換連接在注射器下面的錐形管，在幾秒鐘內(nèi)就可以完成，而且也更為經(jīng)濟(jì)和友好。 

|| 裝液體更方便：采用一次性注射器裝液體，一般需要手動(dòng)來完成。而采用一次性錐形管裝液體是在軟件控制下由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來完成的，而更為重要的是，采用一次性錐形管裝液體時(shí)，可以避免測(cè)試液體中存有氣泡，因?yàn)樵跍y(cè)試液體的上方始終存在空氣緩沖區(qū)域，它既可阻止氣泡存在/滯留于測(cè)試液體相中，又可以避免整個(gè)加液?jiǎn)卧钠溆嗖糠峙c測(cè)試液體發(fā)生接觸而受到污染。在整個(gè)測(cè)量過程中，測(cè)試液體被限制在一次性錐形管內(nèi)，不與任何其它部件發(fā)生接觸。 

LAUDA Scientific接觸角測(cè)量?jī)x采用的一次性錐形管測(cè)量把繁瑣的具體操作細(xì)節(jié)包含在軟件中，使得整個(gè)操作過程簡(jiǎn)單明了，讓用戶可以專心于具體的測(cè)量任務(wù)。

接觸角測(cè)量?jī)x采用懸滴法進(jìn)行動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)量尤其適合研究表面活性劑體系：不但可以考察表面活性劑的擴(kuò)散速度，而且可以通過 “surface life/age scanning 液滴壽命” 測(cè)量模式完整地測(cè)繪出所考察體系的 “表面張力γ - 表面活性劑濃度c - 界面時(shí)間/壽命t” 三維拓?fù)潢P(guān)系圖，γ(c,t)，從而進(jìn)一步確定體系臨界膠束濃度CMC隨界面壽命的時(shí)間依賴關(guān)系，CCMC(t)。

懸滴法測(cè)量動(dòng)態(tài)表面張力有二大特點(diǎn)：

特點(diǎn)一 懸滴法所適用的動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)間范圍廣：從表/界面形成后的約0.1秒（甚至可低到幾十微秒）起，對(duì)表/界面進(jìn)行時(shí)間依賴性的動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)量可持續(xù)至幾分鐘，幾小時(shí)，幾天...。雖然在測(cè)量短界面壽命極限方面，ZD氣泡壓力法可以測(cè)量到更短的界面壽命（約幾毫秒）；但在長(zhǎng)時(shí)間端，ZD氣泡壓力法只能測(cè)量到約幾十到100秒。其它的傳統(tǒng)方法要么根本不適合于動(dòng)態(tài)測(cè)量（如吊環(huán)法），要么能夠測(cè)量的起始時(shí)間遲至幾秒到十幾秒左右（如液滴體積法，薄板法）。另外傳統(tǒng)的吊環(huán)法和薄板法由于表面活性劑分子容易吸附在其探針表面從而改變其表面的潤(rùn)濕特性，可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大的干擾。

特點(diǎn)二 在于此方法可以通過對(duì)一個(gè)液滴從其 “誕生” 時(shí)刻起進(jìn)行持續(xù)地測(cè)量，一直到預(yù)期的或希望的測(cè)量時(shí)間點(diǎn)為止（surface life/age scanning）。這不但保證了所有的測(cè)量數(shù)據(jù)來自于同一液滴界面，而且測(cè)量的時(shí)間間隔也可以幾乎隨意地短或長(zhǎng)（最短時(shí)間間隔只受相機(jī)的速度決定，比如1-10ms），大大地提高了獲得的動(dòng)態(tài)曲線 γ(t)的連續(xù)性（時(shí)間分辨率）和可靠性，而且也使得測(cè)量所需時(shí)間大幅度地減小。比如測(cè)量一條從界面形成開始（0時(shí)間），持續(xù)到100s（界面壽命）的動(dòng)態(tài)曲線，如果采用傳統(tǒng)的滴體積法或ZD氣泡壓力法，就需要預(yù)先選擇/指定幾個(gè)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)（比如20個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)），然后對(duì)于每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)（如加液或氣流量速率）逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，直到所有的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量完畢。這樣的一個(gè)測(cè)量過程往往需要一個(gè)甚至幾個(gè)小時(shí)，得到的曲線也只能從20個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)插值而成，而且不同點(diǎn)的表面張力值均來自不同的液滴或氣泡界面（不但表面張力值會(huì)發(fā)生漂移，而且時(shí)間計(jì)時(shí)上也會(huì)有偏差/bias）。同樣的測(cè)量如果采用懸滴法來進(jìn)行，整個(gè)測(cè)量過程只需要100s，在這段時(shí)間內(nèi)采集的對(duì)應(yīng)于不同時(shí)間點(diǎn)的測(cè)量點(diǎn)數(shù)可以高達(dá)成千上萬，而且所有的表面張力值均來自同一個(gè)液滴，完全避免了表面張力值和時(shí)間計(jì)時(shí)上的偏差/bias問題。

動(dòng)態(tài)速度錄像模式，結(jié)合高精度自動(dòng)注射泵，高速度相機(jī)，和全自動(dòng)錄像分析計(jì)算功能以及全輪廓懸滴分析法，以上這些條件是接觸角測(cè)量?jī)x懸滴法測(cè)量動(dòng)表面張力必不可少的條件。

具體應(yīng)用領(lǐng)域舉例︰

1、金屬焊接過程中，檢測(cè)焊劑對(duì)金屬的附著力︰

2、印刷行業(yè)油墨，金屬，紙張之間的附著力︰

3、粘接劑與固體間的粘接程度研究︰

4、航天工業(yè)空中雨霧對(duì)飛機(jī)基體的潤(rùn)濕程度檢測(cè)︰

5、軍事科學(xué)中彈片在空氣中與雨霧接觸角的測(cè)定︰

6、石油開采過程中，注人添加劑與原油中固體前進(jìn)角，后退角的測(cè)定︰

7、納米材料與不同活性集問潤(rùn)濕性的測(cè)定、研究︰

8、鋁箔親水角的測(cè)定︰

總之，該體器應(yīng)用范圍之廣泛不能在此一一舉例。

儀器參數(shù)

接觸角測(cè)量范圍：0-180°
接觸角測(cè)量精度：±0.1°
表界面張力測(cè)量范圍：0-1000mN/m；測(cè)量精度：0.01 mN/m
高精度自動(dòng)滴液系統(tǒng)：高精密工業(yè)微量注液泵；滴液精度：0. 1μl
接觸角高精密儀器校準(zhǔn)片：德國(guó)原裝進(jìn)口接觸角角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片3°5°8° 60°90°120°115°

接觸角專業(yè)測(cè)量方法

座滴法（sessile drop）;

薄膜法（lamella method）;

擄泡法（Captive bubble method）;

包覆纖維法（wetted fiber）;

纖維座滴法（sessle fiber drop）;

軟件概述

接觸角多元化分析方式：全自動(dòng)擬合法，半自動(dòng)擬合法，手動(dòng)水平測(cè)量，手動(dòng)斜面測(cè)量，寬高測(cè)量法，凹凸面測(cè)量法，人工切線法等
多元化軟件計(jì)算方法：圓環(huán)擬合法(40度以下)；橢圓擬合法(40-120度)；Young-Lapalacer擬合法(120度以上)
表面自由能計(jì)算：Fowks法，OWRK法，ZismanPlot法，EOS法（軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫，可自行建立液體性能參數(shù)）

使用接觸角測(cè)量?jī)x，對(duì)于一個(gè)樣品的接觸角測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)如下的自動(dòng)控制：

a. 加液的自動(dòng)控制：加液速度/體積/體積范圍/到達(dá)各個(gè)體積點(diǎn)后的延遲時(shí)間控制等；

b. 液滴轉(zhuǎn)移：指定體積的液體或形成的指定體積的液滴必須自動(dòng)地轉(zhuǎn)移到樣品表面；

c. 液滴出現(xiàn)/形成在固體表面的自動(dòng)檢測(cè)：這樣可以自動(dòng)地將液滴壽命歸零，這對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量非常重要；

d. 自動(dòng)確定液滴在固體表面的基線（baseline）位置：這是影響隨后的接觸角測(cè)量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵步驟；

e. 在指定的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)地啟動(dòng)測(cè)量：包括液滴輪廓的自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)輪廓的自動(dòng)分析和計(jì)算；

f. 自動(dòng)結(jié)束測(cè)量：當(dāng)對(duì)當(dāng)前液滴的測(cè)量完成后，自動(dòng)終止測(cè)量，為下一個(gè)測(cè)量作好準(zhǔn)備；

g. 必要時(shí)，自動(dòng)移動(dòng)到下一個(gè)樣品位置：這可以通過移動(dòng)樣品，或者通過移動(dòng)儀器的測(cè)量裝置部分（measuring head），來實(shí)現(xiàn)；

h. 其中還可能包括對(duì)測(cè)量所需要的其它硬件組件的自動(dòng)控制，如自動(dòng)控制傾斜臺(tái)、樣品升降臺(tái)、樣品或量裝置位移軸等。

        纖維在液體基質(zhì)中的潤(rùn)濕行為在紡織工業(yè)和高級(jí)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造中起著重要作用。纖維樣品的尺寸可能介于外徑5μm（如超細(xì)纖維）至數(shù)毫米（如金屬絲等）之間，由于纖維樣品的圓柱形狀和微小直徑，液滴表面在接近三相接觸點(diǎn)時(shí)會(huì)急劇變化，甚至出現(xiàn)拐點(diǎn)（座滴的輪廓在平面樣品上永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)），導(dǎo)致直接在纖維樣品上測(cè)量接觸角通常比在平面上要困難得多。

        單一纖維的接觸角，是基于對(duì)單絲上單個(gè)液滴的直接微觀觀測(cè)，通過液滴的輪廓采用完全不同的計(jì)算算法來確定接觸角。

        用于描述和計(jì)算液滴在單絲（DoF）體系接觸角的數(shù)學(xué)模型，是基于與測(cè)量常規(guī)座滴接觸角相同的Laplace-Young方程（參見下圖的公式）。然而，邊界條件的選取有很大差別，這導(dǎo)致液滴的輪廓完全不同。如果可以精確測(cè)量液滴的長(zhǎng)度l 和高度 h，則可以根據(jù)系統(tǒng)方程計(jì)算接觸角，該方程稱為ZD液滴長(zhǎng)-高法（MLH）。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，很難精確測(cè)量液滴ZD長(zhǎng)度l，特別是對(duì)于直徑小于15μm的超細(xì)纖維，因?yàn)楹茈y從視覺上或數(shù)學(xué)上明確的識(shí)別纖維表面的三相接觸點(diǎn)。然而，接觸角的數(shù)值即使對(duì)液滴長(zhǎng)度l值中的微小誤差也相當(dāng)敏感。

        為了克服這一困難，LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x的SurfaceMeter軟件采用了多種計(jì)算方法，通過DoF體系的液滴外形來計(jì)算接觸角。除了ZD液滴長(zhǎng)-高法之外，它還提供了廣義液滴長(zhǎng)-高法（GLH）。GLH法不僅通過(l, h)數(shù)值對(duì)確定接觸角的值，而且還根據(jù)許多其它輪廓坐標(biāo)對(duì)確定接觸角的值。因此，采用整個(gè)液滴輪廓進(jìn)行計(jì)算，而不僅僅是MLH法那樣只使用兩個(gè)，這使得該方法更加可靠和精確。

        直徑小于15μm的微纖維上的液滴體積通常小于100pl（皮升），因此，這類測(cè)量需要使用特殊的皮升注射單元。此外，還需要適用于微纖維的高倍光學(xué)系統(tǒng)和特殊樣品臺(tái)。

        除DoF法外，LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x還提供了另一種光學(xué)方法，用于研究直徑范圍從幾微米到幾毫米的單絲的潤(rùn)濕行為，這就是所謂的Liquid-Bridge Meniscus (LBM)液橋法。

與DoF法相比，LBM法可以測(cè)量大于90度的接觸角。LBM法也考慮了重力因素，因此這種方法可用于測(cè)量任意尺寸的單絲。此外，由于有足夠多的液相，因此液體的蒸發(fā)對(duì)于LBM法來說根本不是問題，而對(duì)于DoF來說則是一個(gè)嚴(yán)重的問題。

        借助DoF法和LBM法，LAUDA Scientific為客戶提供了目前市場(chǎng)上ZJ的單一纖維測(cè)量方法，用于研究從微米級(jí)的超細(xì)纖維到毫米級(jí)的圓棒的潤(rùn)濕性。借助于粉末和多孔樣品模塊（POM），超細(xì)纖維也可以作為纖維束進(jìn)行研究。

( 本文內(nèi)容得到授權(quán)所有者的授權(quán)許可)。 

具體應(yīng)用領(lǐng)域舉例︰

1、金屬焊接過程中，檢測(cè)焊劑對(duì)金屬的附著力︰

2、印刷行業(yè)油墨，金屬，紙張之間的附著力︰

3、粘接劑與固體間的粘接程度研究︰

4、航天工業(yè)空中雨霧對(duì)飛機(jī)基體的潤(rùn)濕程度檢測(cè)︰

5、軍事科學(xué)中彈片在空氣中與雨霧接觸角的測(cè)定︰

6、石油開采過程中，注人添加劑與原油中固體前進(jìn)角，后退角的測(cè)定︰

7、納米材料與不同活性集問潤(rùn)濕性的測(cè)定、研究︰

8、鋁箔親水角的測(cè)定︰

總之，該體器應(yīng)用范圍之廣泛不能在此一一舉例。

儀器參數(shù)

接觸角測(cè)量范圍：0-180°
接觸角測(cè)量精度：±0.1°
表界面張力測(cè)量范圍：0-1000mN/m；測(cè)量精度：0.01 mN/m
高精度自動(dòng)滴液系統(tǒng)：高精密工業(yè)微量注液泵；滴液精度：0. 1μl

光學(xué)系統(tǒng)：0.7X-0.5X高清晰卡位變倍鏡頭

視頻系統(tǒng)：USB3.0攝像機(jī)+PC軟控40幀/秒（可選100幀/秒、300幀/秒、1000幀/秒或更高）

接觸角專業(yè)測(cè)量方法

座滴法（sessile drop）;

薄膜法（lamella method）;

擄泡法（Captive bubble method）;

包覆纖維法（wetted fiber）;

纖維座滴法（sessle fiber drop）;

軟件概述

接觸角多元化分析方式：全自動(dòng)擬合法，半自動(dòng)擬合法，手動(dòng)水平測(cè)量，手動(dòng)斜面測(cè)量，寬高測(cè)量法，凹凸面測(cè)量法，人工切線法等
多元化軟件計(jì)算方法：圓環(huán)擬合法(40度以下)；橢圓擬合法(40-120度)；Young-Lapalacer擬合法(120度以上)
表面自由能計(jì)算：Fowks法，OWRK法，ZismanPlot法，EOS法（軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫，可自行建立液體性能參數(shù)）

       超疏水表面指難以被水潤(rùn)濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團(tuán)聚在一起。測(cè)量液滴和材料的接觸角是評(píng)價(jià)材料表面潤(rùn)濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至?xí)笥?150°。為了全面的評(píng)價(jià)超疏水材料的潤(rùn)濕性，在實(shí)驗(yàn)中有必要測(cè)量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動(dòng)角等動(dòng)態(tài)過程。
       使用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量接觸角首先需要將液滴轉(zhuǎn)移到材料表面，但是由于材料的超疏水特性，液滴總是粘附在注射針的頂端，很難轉(zhuǎn)移到材料表面。如果過分增大液滴的體積，利用重量把液滴轉(zhuǎn)移下來，過大的液滴會(huì)增加準(zhǔn)確測(cè)量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作。非接觸式注液是目前解決這個(gè)問題的好方法。
       非接觸式注液是指通過注射器上的噴嘴，利用注射泵的脈沖推射液滴，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式完全避免了液滴在注射針針頭上的粘附，徹底解決了液滴轉(zhuǎn)移的問題。

       在液體轉(zhuǎn)移到材料表面之后，儀器會(huì)自動(dòng)拍下一張清晰的照片。為了準(zhǔn)確的計(jì)算液滴的接觸角，我們建議使用 Laplace-Young 算法。因?yàn)樵诔杷牧仙系囊旱谓佑|角很大，呈現(xiàn)很好的軸對(duì)稱性，在諸多接觸角計(jì)算的模型中，Laplace-Young 算法全面考慮到重力、密度等因素對(duì)液滴形狀的影響，所以它是Z準(zhǔn)確的測(cè)量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計(jì)算方法。

       為了全面的評(píng)價(jià)超疏水材料的潤(rùn)濕性，除了測(cè)量液滴在在水平的材料表面上的接觸角之外，我們往往還要測(cè)量液滴在材料傾斜表面上的前進(jìn)角、后退角、和滾動(dòng)角。使用自動(dòng)傾斜臺(tái)可以方便的完成這種測(cè)量。這里需要注意到液滴處于傾斜表面上在重力作用下已經(jīng)不再對(duì)稱，所以 Laplace-Young 法一般不再適用，此時(shí)需要使用能夠?qū)σ旱伪砻娣侄螖M合計(jì)算的一些專用方法，例如 Truedrop 算法。

       如果儀器沒有配置自動(dòng)傾斜臺(tái)，那么可以考慮使用注液-吸液法測(cè)量前進(jìn)角和后退角。在注液和吸液過程中注射針可能會(huì)偏離液滴的ZX，這時(shí)如果注射針架可以在 X/Y/Z 三軸精密移動(dòng)，將會(huì)方便的調(diào)整注射針的位置，使得注射針對(duì)液滴形狀的影響降到Z小，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)量前進(jìn)角和后退角的數(shù)值。

       Z后在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，接觸角的數(shù)值變化往往和三相接觸點(diǎn)位置的變化緊密相關(guān)。所以在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)圖表上同時(shí)顯示接觸角的變化曲線和三相接觸點(diǎn)位置的變化曲線。這樣才能完整準(zhǔn)確的描述前進(jìn)角和后退角的形成及變化過程。

       超親水材料對(duì)水的潤(rùn)濕性非常好，水滴在這種材料表面上極易鋪展，接觸角數(shù)值很小，稱為極低接觸角。

       在很多應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)涉及到極低接觸角的測(cè)量。比如液晶屏和太陽能電池板的清洗工序。清洗后有機(jī)污染物去除的越徹底，材料表面越清潔則接觸角數(shù)值越小。工藝上往往要求水滴的接觸角小于10°甚至更低。

       利用傳統(tǒng)的側(cè)視法接觸角測(cè)量?jī)x時(shí)，如果接觸角低于 15°，測(cè)量難度將隨著接觸角角度的減小而急劇升高，準(zhǔn)確性和可靠性下降。當(dāng)接觸角低于約 5°時(shí)，幾乎很難再得到有意義的結(jié)果。這是因?yàn)楫?dāng)接觸角下降到這一范圍時(shí)，液滴的側(cè)面圖像嚴(yán)重受到側(cè)面光照和樣品反光的影響，采用傳統(tǒng)側(cè)視成像的方式很難再獲得準(zhǔn)確的液滴邊緣輪廓，這會(huì)直接影響接觸角的擬合計(jì)算。

        解決極低接觸角的測(cè)量問題，采用俯視成像方式是一種非?？煽康臏y(cè)量方法。俯視測(cè)量法是通過從液滴正上方觀測(cè)在固體表面上的液滴形狀來獲得液滴接觸角的測(cè)量方法。

        下圖是使用側(cè)視法和俯視法對(duì)同一液滴同時(shí)拍照得到的照片。顯然在接觸角 5°左右時(shí)側(cè)視法的照片液滴輪廓已經(jīng)模糊，軟件無法自動(dòng)準(zhǔn)確的計(jì)算出液滴的邊界，而俯視法液滴的三相接觸線輪廓清晰可見。

       俯視法接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍廣，尤其是接觸角值極小時(shí)依然能夠得到準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。在此類應(yīng)用中俯視法和傳統(tǒng)側(cè)視法相比，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，是測(cè)量超親水材料接觸角的Z佳選擇。

       受益于二十世紀(jì)末計(jì)算機(jī)速度的大幅提高和高分辨率數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)，使得我們對(duì)圖像數(shù)據(jù)求解上述方程成為了可能。

       簡(jiǎn)單地說，在已知液體表面張力和密度的前提下，如果我們能夠控制液滴的體積并且精確的測(cè)量液滴和材料表面三相接觸線的形狀尺寸，我們就可以利用 Laplace-Young 模型計(jì)算出液滴的三維輪廓，從而準(zhǔn)確的得到接觸角數(shù)值。

       下圖為使用側(cè)視法和俯視法對(duì)同一液滴同時(shí)測(cè)量接觸角得到的結(jié)果。

注意：根據(jù)接觸角不同計(jì)算模型的特點(diǎn)，一般來說在材料表面均一性較好的情況下，側(cè)視法測(cè)量接觸角在 0~180°范圍內(nèi)都可以使用，并且在 130°以上時(shí)側(cè)視法測(cè)量結(jié)果更為可靠；俯視法測(cè)量接觸角在 0~180°范圍內(nèi)都可以使用，并且在 10°以下時(shí)俯視法測(cè)量結(jié)果更為可靠。