光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x通過(guò)高分辨率成像與圖像分析技術(shù),精準(zhǔn)測(cè)定液滴在固體表面的接觸角,從而評(píng)估材料的潤(rùn)濕性、清潔度、涂層均勻性或表面能,廣泛應(yīng)用于新材料研發(fā)、半導(dǎo)體、生物醫(yī)學(xué)及質(zhì)檢領(lǐng)域。光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度可達(dá)±0.1°,但對(duì)操作細(xì)節(jié)敏感。只有規(guī)范使用,才能確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

一、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備:環(huán)境與樣品處理
環(huán)境控制:在無(wú)振動(dòng)、無(wú)氣流、恒溫(23±2℃)、低濕度(<60%RH)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)操作,避免液滴蒸發(fā)或晃動(dòng);
樣品清潔:待測(cè)表面需清洗(如超聲清洗+等離子處理),去除油污、灰塵或氧化層,確保表面均一;
液體選擇:常用去離子水、乙二醇,液體需新鮮、無(wú)氣泡,注射針頭潔凈無(wú)殘留。
二、設(shè)備校準(zhǔn)與參數(shù)設(shè)置
水平校準(zhǔn):使用內(nèi)置電子水平儀或外置水平尺,調(diào)節(jié)底座腳螺絲,確保樣品臺(tái)絕對(duì)水平;
鏡頭對(duì)焦:放置標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)片(如已知角度的硅片),調(diào)整變焦與光源亮度,使液滴輪廓清晰銳利;
軟件設(shè)置:
選擇合適算法(Young-Laplace擬合適用于高精度,切線法適用于快速篩查);
設(shè)定幀率(靜態(tài)測(cè)量1-5fps,動(dòng)態(tài)前進(jìn)/后退角可設(shè)高速錄像);
啟用自動(dòng)基線識(shí)別,減少人為誤差。
三、液滴沉積與圖像采集
針頭定位:將微量進(jìn)樣針垂直對(duì)準(zhǔn)樣品表面,針尖距表面約1-2mm;
液滴體積控制:通常2-5μL(過(guò)大易鋪展,過(guò)小易蒸發(fā)),使用高精度注射泵確保重復(fù)性;
平穩(wěn)釋放:緩慢推出液滴,避免沖擊導(dǎo)致初始形變;
即時(shí)拍攝:液滴接觸表面后1-3秒內(nèi)完成圖像捕捉(尤其對(duì)吸水性材料);
多點(diǎn)測(cè)量:同一材料至少測(cè)5個(gè)不同位置,取平均值,排除局部缺陷干擾。
四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果驗(yàn)證
手動(dòng)修正:若自動(dòng)擬合偏差大,可微調(diào)基線或輪廓點(diǎn);
記錄環(huán)境參數(shù):同步標(biāo)注溫度、濕度、液體批號(hào)及樣品處理方式;
交叉驗(yàn)證:對(duì)關(guān)鍵樣品,可結(jié)合表面能計(jì)算或多液體法(OWRK模型)提升可信度。