比起通常的接觸角測量方法，俘泡法在實際中使用的頻率低得多，其中的很大一部分原因是由于操作比較麻煩。但對于一些具體的應(yīng)用環(huán)境或樣品，俘泡法擁有通常的測量法無法提供的特點和優(yōu)勢。這些應(yīng)用環(huán)境和樣品首數(shù)多數(shù)的生物醫(yī)用材料（bio-/biomedical-materials），包括接觸鏡片（contact lenses），醫(yī)用植入材料（medical implant materials）和生物醫(yī)學(xué)用水凝膠（biomedical hydrogels）等。出于生物相容性的目的，這些材料的表面基本上是親水的，而它們的應(yīng)用環(huán)境是人體或生物體，長時間地 “浸泡” 在生理液中，表面處于水合狀態(tài)（hydrated surface）。對于處于這樣應(yīng)用環(huán)境下的材料表面的潤濕性表征方法采用俘泡法顯然要比通常的接觸角測量方法適合得多：讓待考察的材料浸泡于接近生理液屬性的液體相中來模擬其在真實的應(yīng)用環(huán)境（包括合適溫度的控制）下的（水合）狀態(tài)，通過俘泡法來測量處于模擬環(huán)境下的該材料表面的接觸角（包括動態(tài)接觸角）和潤濕性，這樣可以很好地通過生物體外（in vitro）的測量來考察材料在生理環(huán)境中（in vivo）的性能和表現(xiàn)。對于這樣的應(yīng)用材料和環(huán)境，如果我們采用通常的接觸角測量法，即使在測量前先讓樣品在待測液體相浸泡而讓其 “飽和”，顯然也無法反映其在實際使用環(huán)境中的表面潤濕性行為，因為在測量過程中樣品表面由于暴露在空氣中，會因為不斷 “失水”（dehydration）而改變其狀態(tài)；也很難控制這一 “失水” 的程度來進(jìn)行各個樣品之間、在同一（水合）狀態(tài)下的潤濕行為的相互比較。

       俘泡法的一個應(yīng)用實例是用于表征接觸鏡片的潤濕性，它被ISO標(biāo)準(zhǔn)采納為檢測硬性透氧接觸鏡片（rigid gas-permeable contact lenses）潤濕性的指定方法。接觸鏡片處于眼淚相中，后者在其表面形成一薄膜/層。眼淚相在鏡片表面的接觸角越小，它的鋪展程度就越大，形成的眼淚薄膜也越穩(wěn)定：當(dāng)眼睛睜開時，眼淚薄膜在鏡片表面收縮，對應(yīng)的接觸角為后退接觸角；當(dāng)眼睛閉上時，眼淚薄膜在鏡片表面擴(kuò)展，對應(yīng)的接觸角為前進(jìn)接觸角。對于軟性接觸鏡片（soft contact lenses），雖然目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)指定具體的潤濕性檢測方法，但基于其水凝膠的水合特性，俘泡法事實上也被廣泛地作為 “標(biāo)準(zhǔn)” 方法用于這類鏡片的潤濕性表征。采用與人的眼淚屬性盡量接近的液體相，包括各種組分、所含的表面活性成分、pH值以及控制合適的溫度，通過俘泡法可以最充分地模擬接觸鏡片在人體的真實使用環(huán)境（in vivo），以考察在這種環(huán)境下鏡片的各種性能和潤濕性。

       Captive Bubble method是指把樣品浸泡于待測液體相內(nèi)，通過在液體相中產(chǎn)生氣泡并把氣泡俘獲或捕捉住在樣品（朝下的）表面來進(jìn)行接觸角或表面潤濕性的測量和表征，所以被稱為俘泡法或捕泡法。與通常的接觸角測量法（在空氣相中）相比，二者的差異在于（參見圖-1）：

       ? 普通接觸角測量法：樣品表面和測試液體在相互接觸前都處于大氣相中，二者之間通過空氣相分離；當(dāng)液滴轉(zhuǎn)移到樣品表面時，液滴相通過往外排擠原先與樣品表面相接觸的空氣相而實現(xiàn)在樣品表面的鋪展，所以測量得到的接觸角值比較接近前進(jìn)接觸角值 。

       ? Captive Bubble測量法：樣品表面和測試氣體（如采用空氣）在相互接觸前都處于測試液體相中，二者之間通過液體相分離；當(dāng)氣泡轉(zhuǎn)移到樣品表面時，氣體相通過往外排擠原先潤濕樣品表面的液體相而實現(xiàn)其在樣品表面的鋪展，所以測量得到的接觸角值比較接近（液體的）后退接觸角值。

       ? 采用Captive Bubble法測量時，由于樣品表面浸泡在測試液體中，而且時間往往比較長，使得液體有足夠的時間去滲入樣品表面，并與樣品表面發(fā)生（物理、甚至化學(xué)性質(zhì)的）相互作用，從而影響或改變樣品表面的屬性（包括表面形態(tài)）。這與采用普通接觸角測量法時，液體只有有限的時間（從液滴接觸樣品表面起到測量結(jié)束）與表面發(fā)生接觸和相互作用，是有較大區(qū)別的：滲入到樣品表面的液體層將不太可能再被后來的氣體相所排擠走。

       所以只有對于一些非常完 美的樣品表面（此時接觸角的滯后效應(yīng)，contact angle hysteresis，幾乎不存在），而且采用的液體又不會與表面發(fā)生任何相互作用時，才可能出現(xiàn)采用二個不同的測量方法獲得基本一致的接觸角測量值的情況。所以實際中的多數(shù)樣品，采用普通接觸角測量法和俘泡法獲得的某一液體在固體表面的接觸角值一般是有區(qū)別的，但存在（正比的）關(guān)聯(lián)性。所以具體選擇采用哪一種方法來考察樣品表面的接觸角值或潤濕性，應(yīng)更多地從樣品的本質(zhì)和具體應(yīng)用環(huán)境出發(fā)來考慮；在不少情況下，二個不同的測量方法能夠很好相互互補(bǔ)，使得同時運用二種方法能夠?qū)λ疾斓捏w系作出更全面的評價。

       使用接觸角測量儀測量涂料、油墨、墨水以及其它難清洗或需要經(jīng)常更換的液體時，常規(guī)的辦法是采用一次性注射器，測量完成后直接丟棄。而LAUDA Scientific接觸角測量儀引入了由高精度自動加液單元驅(qū)動的、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量，提供了方便，大大簡化和加快了實際測量過程。

與一次性注射器相比，一次性錐形管具有如下特點：

|| 加液更準(zhǔn)確：采用一次性錐形管時，加液由與其連接的高精度、精密玻璃注射器驅(qū)動，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，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時、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)動來完成的，而更為重要的是，采用一次性錐形管裝液體時，可以避免測試液體中存有氣泡，因為在測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/滯留于測試液體相中，又可以避免整個加液單元的其余部分與測試液體發(fā)生接觸而受到污染。在整個測量過程中，測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接觸角測量儀采用的一次性錐形管測量把繁瑣的具體操作細(xì)節(jié)包含在軟件中，使得整個操作過程簡單明了，讓用戶可以專心于具體的測量任務(wù)。

       上次介紹的算法模型都以軸對稱性為前提，但是實際情況或多或少會有些偏差，這時液滴兩邊的輪廓耦合在一起時會相互影響。材料表面上的液滴有時會明顯的偏離軸對稱模型，比如把針插入液滴內(nèi)部通過加液-減液法測量動態(tài)接觸角時，或是使用傾斜樣品臺測量滾動角和動態(tài)接觸角時的情況，液滴都呈明顯的不對稱的形狀。為了更準(zhǔn)確的測量不對稱液滴的接觸角，我們可以選擇對液滴輪廓的不同區(qū)域使用不同的算法模型進(jìn)行分析，ZH將分析結(jié)果加以綜合得出ZJ的擬合結(jié)果。這種算法稱為Truedrop模型，它可以適用于任何液滴無論液滴是否對稱。特別是在使用加液-減液法和傾斜臺法測量動態(tài)接觸角時是最 好的選擇。

       最傳統(tǒng)的算法模型是tangent切線法模型。切線法是將液滴在三相接觸點附近的一小段輪擬合成為二次曲線。切線法的優(yōu)點在于不受液滴對稱性的影響，因為它不考慮液滴的整體輪廓。但是切線法的缺陷也是明顯的，即我們一開始提到的液滴三相接觸點附近的輪廓受到光線和材料平整度的影響經(jīng)常是不清晰的。所以大多數(shù)情況下，使用切線法的目的只是為了和其他算法模型的計算結(jié)果進(jìn)行參考對比。 

       最 后需要說明的是，不少儀器的軟件功能在給出接觸角測量結(jié)果的時候，同時給出了算法模型和實測液滴輪廓之間的偏差值，通常這個偏差值越小結(jié)果越準(zhǔn)確。這個計算功能可以幫助使用者判斷所選用的算法模型是否合適。

       目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法三種。

       DY種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面，同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動，但是形狀會發(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，液滴開始發(fā)生滾動或滑動，此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(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（滑動）時的表面傾斜角，就叫滾動角（滑動角）。

       使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(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角。

       第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法，實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，利用離心轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動，同時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的趨勢越來越明顯，直到發(fā)生滑動。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)到一個臨界值時，液滴開始發(fā)生整體滑動，此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計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)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(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，實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，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，直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小，直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢，三相接觸點運動處于一個亞平衡狀態(tài)，此時得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。

       使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(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。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。  

        在很多應(yīng)用領(lǐng)域會涉及到測量超親水材料的接觸角。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)視法接觸角測量儀測量接觸角，如果接觸角低于15°，測量難度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，幾乎很難再得到有意義的結(jié)果。對于測量極低接觸角，俯視測量法是一種非?？煽康臏y量方法。俯視測量法是通過從液滴正上方觀測在固體表面上的液滴形狀來獲得液滴接觸角的測量方法。

        側(cè)視法和俯視法對同一液滴同時拍照得到的圖片如下圖所示，接觸角5°左右時側(cè)視法的液滴輪廓已經(jīng)模糊，軟件無法自動準(zhǔn)確地計算出液滴的邊界，而俯視法液滴的三相接觸線輪廓清晰可見。

        俯視法接觸角測量儀測量范圍廣，尤其是接觸角值極小時依然能夠得到準(zhǔn)確可靠的測量結(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，是測量超親水材料接觸角的JJ選擇。

當(dāng)液滴和環(huán)境氣體都相同時，人們希望接觸角的數(shù)值可以反映固體的固有屬性，但要想得到可重復(fù)的準(zhǔn)確接觸角數(shù)值， 我們必須要了解測量接觸角的影響因素：

a. 測量用液體的純度。在前面已經(jīng)提及，接觸角的值應(yīng)該由 ?液體/固體表面/氣相“ 所決定，我們希望在液體和氣相相同的情況下，通過測量得到的接觸角值來表征固體表面的屬性，而這一前提是液體相維持恒定。如果由于某種原因（污染/純度變化/變質(zhì)等），測量用的液體相發(fā)生變化，這勢必也將影響得到的接觸角值。而與接觸角值關(guān)系最緊密的液體屬性是它的表面張力值，后者很容易由于受到污染或由于純度發(fā)生變化而變化。所以非常有必要不時地通過對測量用液體的表面張力值的測量，來控制/確保采用的液體的質(zhì)量。而準(zhǔn)確測量液體表面張力值很容易通過儀器提供的光學(xué)懸滴法來完成（甚至可以在接觸角測量前的前一瞬間同時完成）。

b. 樣品表面受到污染。接觸角值對表面非常敏感，它的敏感性甚至高于任何其它的表面表征手段（如XPS），因為它只與表面最外層的約1 nm的厚度屬性有關(guān)系，而其它的表面表征手段感知的更 ?深入“些（比如XPS能夠感知到約10nm的深度）。也就是說，能夠影響接觸角值的只有表面最外層的一個約1 nm厚度的薄層，在這一薄層以下的表面結(jié)構(gòu)和屬性將不再對決定接觸角值作出什么貢獻(xiàn)。所以樣品表面上任何微小的污染，雖然它的量從樣品總量來說是如此地微不足道，也可能對接觸角的值產(chǎn)生明顯地影響，而這些影響將不可能被樣品的其它未受污染部分所稀釋（所平均）。

c. ZH需要提及的還有樣品表面的微結(jié)構(gòu)。除了樣品表面的化學(xué)/物理屬性外，表面的微結(jié)構(gòu)（包括粗糙度）將對接觸角的值以及其滯后性生產(chǎn)顯著影響。這也是通過接觸角測量來表征這些微觀結(jié)構(gòu)的原理。

       當(dāng)液滴和環(huán)境氣體都相同時，人們希望接觸角的數(shù)值可以反映固體的固有屬性，但要想得到可重復(fù)的準(zhǔn)確接觸角數(shù)值， 我們必須要了解測量接觸角的影響因素：

       a. 測量用液體的純度。在前面已經(jīng)提及，接觸角的值應(yīng)該由 ?液體/固體表面/氣相“ 所決定，我們希望在液體和氣相相同的情況下，通過測量得到的接觸角值來表征固體表面的屬性，而這一前提是液體相維持恒定。如果由于某種原因（污染/純度變化/變質(zhì)等），測量用的液體相發(fā)生變化，這勢必也將影響得到的接觸角值。而與接觸角值關(guān)系最緊密的液體屬性是它的表面張力值，后者很容易由于受到污染或由于純度發(fā)生變化而變化。所以非常有必要不時地通過對測量用液體的表面張力值的測量，來控制/確保采用的液體的質(zhì)量。而準(zhǔn)確測量液體表面張力值很容易通過儀器提供的光學(xué)懸滴法來完成（甚至可以在接觸角測量前的前一瞬間同時完成）。 

        b. 樣品表面受到污染。接觸角值對表面非常敏感，它的敏感性甚至高于任何其它的表面表征手段（如XPS），因為它只與表面最外層的約1 nm的厚度屬性有關(guān)系，而其它的表面表征手段感知的更 ?深入“些（比如XPS能夠感知到約10nm的深度）。也就是說，能夠影響接觸角值的只有表面最外層的一個約1 nm厚度的薄層，在這一薄層以下的表面結(jié)構(gòu)和屬性將不再對決定接觸角值作出什么貢獻(xiàn)。所以樣品表面上任何微小的污染，雖然它的量從樣品總量來說是如此地微不足道，也可能對接觸角的值產(chǎn)生明顯地影響，而這些影響將不可能被樣品的其它未受污染部分所稀釋（所平均）。

        ZH需要提及的還有樣品表面的微結(jié)構(gòu)。除了樣品表面的化學(xué)/物理屬性外，表面的微結(jié)構(gòu)（包括粗糙度）將對接觸角的值以及其滯后性生產(chǎn)顯著影響。這也是通過接觸角測量來表征這些微觀結(jié)構(gòu)的原理。

接觸角測量儀采用懸滴法進(jìn)行動態(tài)表面張力測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” 測量模式完整地測繪出所考察體系的 “表面張力γ - 表面活性劑濃度c - 界面時間/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隨界面壽命的時間依賴關(guān)系，CCMC(t)。

懸滴法測量動態(tài)表面張力有二大特點：

特點一 懸滴法所適用的動態(tài)測量時間范圍廣：從表/界面形成后的約0.1秒（甚至可低到幾十微秒）起，對表/界面進(jìn)行時間依賴性的動態(tài)測量，測量可持續(xù)至幾分鐘，幾小時，幾天...。雖然在測量短界面壽命極限方面，ZD氣泡壓力法可以測量到更短的界面壽命（約幾毫秒）；但在長時間端，ZD氣泡壓力法只能測量到約幾十到100秒。其它的傳統(tǒng)方法要么根本不適合于動態(tài)測量（如吊環(huán)法），要么能夠測量的起始時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濕特性，可能對測量結(jié)果造成較大的干擾。

特點二 在于此方法可以通過對一個液滴從其 “誕生” 時刻起進(jìn)行持續(xù)地測量，一直到預(yù)期的或希望的測量時間點為止（surface life/age scanning）。這不但保證了所有的測量數(shù)據(jù)來自于同一液滴界面，而且測量的時間間隔也可以幾乎隨意地短或長（最短時間間隔只受相機(jī)的速度決定，比如1-10ms），大大地提高了獲得的動態(tài)曲線 γ(t)的連續(xù)性（時間分辨率）和可靠性，而且也使得測量所需時間大幅度地減小。比如測量一條從界面形成開始（0時間），持續(xù)到100s（界面壽命）的動態(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/指定幾個測量時間點（比如20個不同的時間點），然后對于每個時間點，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的測量參數(shù)（如加液或氣流量速率）逐點進(jìn)行測量，直到所有的時間點測量完畢。這樣的一個測量過程往往需要一個甚至幾個小時，得到的曲線也只能從20個不同的時間點插值而成，而且不同點的表面張力值均來自不同的液滴或氣泡界面（不但表面張力值會發(fā)生漂移，而且時間計時上也會有偏差/bias）。同樣的測量如果采用懸滴法來進(jìn)行，整個測量過程只需要100s，在這段時間內(nèi)采集的對應(yīng)于不同時間點的測量點數(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液滴，完全避免了表面張力值和時間計時上的偏差/bias問題。

動態(tài)速度錄像模式，結(jié)合高精度自動注射泵，高速度相機(jī)，和全自動錄像分析計算功能以及全輪廓懸滴分析法，以上這些條件是接觸角測量儀懸滴法測量動表面張力必不可少的條件。

       在接觸角測量的專業(yè)領(lǐng)域，大家普遍認(rèn)為單純測量靜態(tài)接觸角不足以表征材料表面的潤濕特性，只有通過測量包括前進(jìn)接觸角和后退接觸角值在內(nèi)的動態(tài)接觸角才能為表征待測體系的潤濕特性提供更完整的信息。測量實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)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有三種：

       一、斜板法，實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面，同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       二、離心旋轉(zhuǎn)臺法（即滯留力天平法），實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，利用離心旋轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動，同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       三、加液-減液法，實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，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，同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。

       三種方法測量動態(tài)接觸角的特點總結(jié)如下：

       斜板法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量前進(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角。

       滯留力天平法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(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。這個方法既適用于疏水材料也適用于親水材料。

       加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(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，缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。

使用接觸角測量儀，對于一個樣品的接觸角測量，可以實現(xiàn)如下的自動控制：

a. 加液的自動控制：加液速度/體積/體積范圍/到達(dá)各個體積點后的延遲時間控制等；

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檢測：這樣可以自動地將液滴壽命歸零，這對動態(tài)測量非常重要；

d. 自動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量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵步驟；

e. 在指定的時間點自動地啟動測量：包括液滴輪廓的自動檢測，對輪廓的自動分析和計算；

f. 自動結(jié)束測量：當(dāng)對當(dāng)前液滴的測量完成后，自動終止測量，為下一個測量作好準(zhǔn)備；

g. 必要時，自動移動到下一個樣品位置：這可以通過移動樣品，或者通過移動儀器的測量裝置部分（measuring head），來實現(xiàn)；

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

        纖維在液體基質(zhì)中的潤濕行為在紡織工業(yè)和高級纖維增強(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時會急劇變化，甚至出現(xiàn)拐點（座滴的輪廓在平面樣品上永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)拐點），導(dǎo)致直接在纖維樣品上測量接觸角通常比在平面上要困難得多。

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

        用于描述和計算液滴在單絲（DoF）體系接觸角的數(shù)學(xué)模型，是基于與測量常規(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。如果可以精確測量液滴的長度l 和高度 h，則可以根據(jù)系統(tǒng)方程計算接觸角，該方程稱為ZD液滴長-高法（MLH）。然而，在實際應(yīng)用中，很難精確測量液滴ZD長度l，特別是對于直徑小于15μm的超細(xì)纖維，因為很難從視覺上或數(shù)學(xué)上明確的識別纖維表面的三相接觸點。然而，接觸角的數(shù)值即使對液滴長度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)接觸角測量儀的SurfaceMeter軟件采用了多種計算方法，通過DoF體系的液滴外形來計算接觸角。除了ZD液滴長-高法之外，它還提供了廣義液滴長-高法（GLH）。GLH法不僅通過(l, h)數(shù)值對確定接觸角的值，而且還根據(jù)許多其它輪廓坐標(biāo)對確定接觸角的值。因此，采用整個液滴輪廓進(jìn)行計算，而不僅僅是MLH法那樣只使用兩個，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。

        除DoF法外，LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測量儀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)對于LBM法來說根本不是問題，而對于DoF來說則是一個嚴(yán)重的問題。

        借助DoF法和LBM法，LAUDA Scientific為客戶提供了目前市場上ZJ的單一纖維測量方法，用于研究從微米級的超細(xì)纖維到毫米級的圓棒的潤濕性。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。

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       超疏水表面指難以被水潤濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團(tuán)聚在一起。測量液滴和材料的接觸角是評價材料表面潤濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至?xí)笥?150°。為了全面的評價超疏水材料的潤濕性，在實驗中有必要測量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動角等動態(tài)過程。
       使用光學(xué)接觸角測量儀測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，過大的液滴會增加準(zhǔn)確測量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規(guī)范的實驗操作。非接觸式注液是目前解決這個問題的好方法。
       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，儀器會自動拍下一張清晰的照片。為了準(zhǔn)確的計算液滴的接觸角，我們建議使用 Laplace-Young 算法。因為在超疏水材料上的液滴接觸角很大，呈現(xiàn)很好的軸對稱性，在諸多接觸角計算的模型中，Laplace-Young 算法全面考慮到重力、密度等因素對液滴形狀的影響，所以它是Z準(zhǔn)確的測量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計算方法。

       為了全面的評價超疏水材料的潤濕性，除了測量液滴在在水平的材料表面上的接觸角之外，我們往往還要測量液滴在材料傾斜表面上的前進(jìn)角、后退角、和滾動角。使用自動傾斜臺可以方便的完成這種測量。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)不再對稱，所以 Laplace-Young 法一般不再適用，此時需要使用能夠?qū)σ旱伪砻娣侄螖M合計算的一些專用方法，例如 Truedrop 算法。

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

       Z后在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時候，接觸角的數(shù)值變化往往和三相接觸點位置的變化緊密相關(guān)。所以在動態(tài)數(shù)據(jù)圖表上同時顯示接觸角的變化曲線和三相接觸點位置的變化曲線。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。

臨界膠束濃度(CMC)是用于測量和表征表面活性劑的重要參數(shù)，必須通過實驗來確定。 傳統(tǒng)上采用 DuNoüy 環(huán)法或 Wilhelmy 片法來確定表界面張力，然后基于表面界面張力來測量CMC。但無論是 DuNoüy環(huán)法或還是Wilhelmy 片法都不適合于測量含有表面活性劑的溶液。

LAUDA Scientific接觸角測量儀發(fā)現(xiàn)了測量CMC的新方法，即采用光學(xué)懸滴分析法測量臨界膠束濃度(CMC)，LAUDA接觸角測量儀能夠配備CMC擴(kuò)展模塊，實現(xiàn)光學(xué)懸滴法CMC全自動測量。與傳統(tǒng)的基于力學(xué)天平法測量 CMC 相比，LAUDA接觸角測量儀提供了完美的全新測量方法和全自動測量設(shè)備，功能強(qiáng)大，操作簡單，可應(yīng)用于科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)。 

與傳統(tǒng)測量方法相比，光學(xué)懸滴分析法在準(zhǔn)確性、可靠性、方便性和對包含各種表面活 性劑的溶液的適用性，以及自動化程度方面，都具有明顯的優(yōu)勢:

1) 較高的絕對和相對精度

2) 非常廣泛的測量范圍：從約 10-3 到幾千 mN/m； 

3) 完美的適用于測量表面和界面張力； 東方德菲知識分享 

4) 全自動、無需監(jiān)測即可完成測量； 

5) 可暫停、中斷，并繼續(xù)測量； 

6) 終點濃度在測量完成后仍可擴(kuò)展； 

7) 適用于各種表面活性劑； 

8) 一次測量即可確定靜態(tài) CMC 以及動態(tài) CMC。