視頻接觸角測量儀是一種用于測量液體在固體表面接觸角的儀器,在材料科學、表面工程、生物醫學等眾多領域有廣泛應用。以下是其應用技巧:
一、樣品準備
1.表面清潔
對于固體樣品,要確保其表面清潔無油污、灰塵和其他雜質。例如,如果是金屬樣品,可以使用超聲波清洗儀在有機溶劑中清洗,然后用清水沖洗干凈并干燥。因為表面的雜質會改變液體在固體表面的潤濕性,從而影響接觸角測量的準確性。
對于一些容易氧化的樣品,如金屬,在清洗后應盡快進行測量,或者在惰性氣體氛圍下保存和測量,防止表面氧化層對測量結果產生干擾。
2.樣品平整度
盡量保證樣品表面平整。如果表面粗糙度不均勻,可能會導致液體在表面鋪展不均勻,使接觸角測量出現誤差。對于不規則形狀的樣品,可以選擇相對平整的部分進行測量,或者采用特殊的夾具來固定樣品,使其測量面保持水平。
3.液體準備
測量用液體應該純凈、無揮發性雜質。如果液體含有雜質,可能會改變其表面張力,進而影響接觸角。例如,在使用水滴作為測量液體時,要使用去離子水,避免水中的離子雜質對測量產生干擾。同時,要注意液體的溫度控制,因為液體的表面張力與溫度有關,一般應在恒溫環境下進行測量。
1.相機校準
定期對接觸角測量儀的相機進行校準。確保相機的焦距、光圈等參數設置正確,以獲得清晰準確的液滴圖像??梢酝ㄟ^拍攝已知尺寸的標準物體(如標定板)來調整相機的參數,使圖像的比例尺準確。
檢查相機的成像角度,保證液滴在視野范圍內能夠完整成像,并且成像角度不會對接觸角的計算產生視角誤差。一般來說,相機應垂直于樣品表面進行拍攝。
2.光源調整
選擇合適的光源強度和角度。光源過強或過弱都會影響液滴輪廓的清晰度。通常采用均勻的漫反射光源,避免產生陰影。例如,可以使用環形光源,其光線能夠均勻地照射在樣品表面,使液滴的邊緣清晰地呈現出來,有利于準確測量接觸角。
調整光源的角度,避免光線反射對液滴成像造成干擾。如果光線反射到液滴表面,可能會使液滴看起來更亮或更暗,影響對液滴輪廓的識別。

三、視頻接觸角測量儀測量操作
1.液滴控制
在滴加液體時,要控制好液滴的大小。液滴過大可能會因為重力的影響而改變其在固體表面的鋪展狀態;液滴過小則可能導致測量誤差增大。一般通過調節滴管的滴加速度和滴加量來控制液滴大小。例如,對于較小的接觸角測量,液滴體積可以控制在幾微升到幾十微升之間。
確保液滴是在不受外界干擾的情況下自然落在樣品表面??梢允褂梦⒘孔⑸浔脕砭_控制液滴的滴加,并且盡量避免液滴在滴加過程中受到震動或氣流的影響。
2.測量時間選擇
對于一些潤濕性會隨時間變化的體系,要選擇合適的測量時間。例如,有些液體在固體表面會發生化學反應或者滲透,導致接觸角隨時間改變。在這種情況下,需要在液滴剛滴加到表面后的短時間內(如幾秒到幾分鐘內)進行測量,以獲取初始接觸角。而對于穩定的體系,可以在液滴穩定后(通常液滴形狀不再變化)進行測量。
3.多次測量取平均值
為了提高測量的準確性,應該在樣品表面的不同位置進行多次接觸角測量,然后取平均值。這是因為樣品表面的微觀結構可能不均勻,在不同位置測量可以得到更有代表性的接觸角數據。一般建議至少在3 - 5個不同位置進行測量。
四、視頻接觸角測量儀數據處理與分析
1.接觸角計算方法選擇
接觸角測量儀通常有多種接觸角計算方法,如量角法、量高法、曲線擬合法等。量角法是最直接的方法,通過測量液滴輪廓與固體表面切線之間的夾角來計算接觸角,但這種方法對于液滴輪廓不規則的情況可能會有誤差。
曲線擬合法是一種更準確的方法,它通過對液滴輪廓的曲線進行擬合,考慮了液滴的形狀和表面張力等因素,能夠更準確地計算接觸角,尤其適用于復雜的液滴形狀。在選擇計算方法時,要根據液滴的實際形狀和測量要求進行合理選擇。
2.數據可靠性檢查
檢查測量數據的標準偏差。如果標準偏差較大,說明測量結果的重復性較差,需要檢查測量過程中是否存在問題,如樣品表面不均勻、液滴控制不當等。同時,要對比不同測量位置的數據,如果某個測量值與其他值差異過大,需要分析原因,可能是該位置樣品表面存在缺陷或者測量時受到了干擾。
