在(zai)現(xian)代科學(xue)研究與(yu)工業(ye)生(sheng)產(chan)中，精(jing)密(mi)測(ce)量技術扮演(yan)著(zhe)的(de)角色(se)，其中，水滴角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)作(zuo)為(wei)壹(yi)種(zhong)高精(jing)度(du)的(de)表面分(fen)析(xi)儀(yi)器，廣泛(fan)應(ying)用於(yu)材料科(ke)學(xue)、化(hua)學(xue)工程、生(sheng)物醫學(xue)及微電子等多個(ge)領域(yu)。它不(bu)僅(jin)能夠(gou)揭(jie)示固(gu)體(ti)表(biao)面與(yu)液(ye)體(ti)相(xiang)互作用的(de)微觀(guan)機(ji)制(zhi)，還(hai)能為產(chan)品(pin)設計(ji)、質(zhi)量(liang)控(kong)制及新(xin)材料研(yan)發提供關(guan)鍵數(shu)據支(zhi)持(chi)。本(ben)文將(jiang)深(shen)入(ru)探討水滴(di)角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)的(de)工作原(yuan)理(li)、應(ying)用領域(yu)、測量(liang)方(fang)法(fa)及技(ji)術挑戰(zhan)，旨(zhi)在(zai)幫(bang)助(zhu)讀(du)者(zhe)全(quan)面(mian)理(li)解(jie)這(zhe)壹(yi)重(zhong)要(yao)工(gong)具(ju)的(de)價值(zhi)與(yu)潛力。

 工(gong)作原(yuan)理(li)

水(shui)滴角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)的(de)核心(xin)在(zai)於(yu)測量液(ye)體(ti)（通(tong)常(chang)為(wei)水(shui)）在(zai)固(gu)體(ti)表(biao)面形成的(de)接觸角(jiao)。接觸角(jiao)是指(zhi)從固-液(ye)-氣三(san)相(xiang)交(jiao)界(jie)點出發，液(ye)體(ti)表(biao)面切線(xian)與(yu)固體(ti)表(biao)面水平線(xian)之(zhi)間的(de)夾(jia)角(jiao)。這(zhe)個(ge)角度(du)的(de)大小(xiao)直接反(fan)映(ying)了液(ye)體(ti)對(dui)固(gu)體(ti)表(biao)面的(de)潤濕性(xing)能，是評估(gu)固(gu)體(ti)表(biao)面能、表面(mian)粗糙度(du)及表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)性(xing)質的(de)重要參(can)數(shu)。

測(ce)量時，儀(yi)器通過高精(jing)度(du)攝(she)像(xiang)頭捕(bu)捉水滴(di)在(zai)固(gu)體(ti)表(biao)面穩定(ding)後(hou)的(de)形態(tai)，利(li)用(yong)圖像(xiang)處(chu)理(li)技(ji)術自(zi)動識別(bie)並計(ji)算(suan)接觸角(jiao)。這(zhe)壹(yi)過程涉及到光學(xue)、計(ji)算(suan)機視覺(jiao)及材料物理(li)等多學(xue)科知識的(de)綜(zong)合運(yun)用，確(que)保了測量(liang)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。

 應(ying)用領域(yu)

1. 材料科(ke)學(xue)：在(zai)材料研(yan)發過程中，了解材料表(biao)面(mian)的(de)潤濕性(xing)能對(dui)於(yu)優化(hua)材料性(xing)能、提高使(shi)用(yong)效(xiao)率至(zhi)關(guan)重要(yao)。水滴(di)角(jiao)接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)能夠(gou)幫(bang)助(zhu)研究(jiu)人員快(kuai)速(su)評估(gu)不(bu)同(tong)材料表(biao)面(mian)的(de)親(qin)水(shui)或(huo)疏(shu)水特(te)性(xing)，為材料改(gai)性(xing)提供數(shu)據支(zhi)持(chi)。

2. 化(hua)學(xue)工程：在(zai)化(hua)工生(sheng)產(chan)過程中，液(ye)體(ti)與(yu)固體(ti)表(biao)面的(de)相(xiang)互作用直接影響(xiang)到產(chan)品(pin)的(de)質量和(he)生(sheng)產(chan)效(xiao)率。通(tong)過測量(liang)接觸角(jiao)，可(ke)以精(jing)確(que)控制(zhi)反(fan)應(ying)條(tiao)件，優(you)化(hua)工藝流(liu)程，提高產(chan)品(pin)收率和(he)純(chun)度。

3. 生(sheng)物醫學(xue)：生(sheng)物材料的(de)表面性(xing)質對(dui)細(xi)胞(bao)粘(zhan)附、生(sheng)長(chang)及藥物傳(chuan)輸等過程具(ju)有(you)顯(xian)著影響(xiang)。水(shui)滴(di)角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)可(ke)用於(yu)評估(gu)醫用植(zhi)入(ru)物、藥物載體(ti)等生(sheng)物材料的(de)表面潤(run)濕性(xing)能，指導材料設計(ji)與(yu)改(gai)性(xing)，以提升生(sheng)物相(xiang)容(rong)性(xing)和(he)治療效(xiao)果(guo)。

4. 微電子：在(zai)微電子制造(zao)領域(yu)，微小(xiao)尺度(du)下的(de)表面潤(run)濕性(xing)能對(dui)芯(xin)片(pian)的(de)封(feng)裝(zhuang)、互聯(lian)及可(ke)靠(kao)性(xing)具(ju)有(you)重要(yao)影響(xiang)。水(shui)滴(di)角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)能夠(gou)精(jing)確(que)測量(liang)微納(na)結構表面(mian)的(de)接觸角(jiao)，為芯(xin)片(pian)設計(ji)與(yu)制造(zao)提供關(guan)鍵參(can)數(shu)。

 測(ce)量方(fang)法(fa)

水(shui)滴角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)的(de)測量方(fang)法(fa)多(duo)樣(yang)，主要(yao)包括靜(jing)態(tai)接觸角(jiao)測量(liang)、動態(tai)接觸角(jiao)測量(liang)（如(ru)前進(jin)角(jiao)、後(hou)退(tui)角(jiao)）以及滾動角測(ce)量等。靜(jing)態(tai)接觸角(jiao)測量(liang)是最(zui)基礎(chu)也(ye)是應(ying)用方(fang)法(fa)，它(ta)通(tong)過觀(guan)察水滴在(zai)固(gu)體(ti)表(biao)面達到穩定(ding)狀態(tai)後(hou)的(de)形態(tai)來計(ji)算(suan)接觸角(jiao)。動態(tai)接觸角(jiao)測量(liang)則(ze)能夠(gou)反(fan)映(ying)液(ye)體(ti)在(zai)固(gu)體(ti)表(biao)面運動過程中的(de)潤濕行為變(bian)化(hua)，提供更(geng)加(jia)全(quan)面(mian)的(de)潤濕性(xing)能信息(xi)。滾動角測(ce)量則(ze)特(te)別適用(yong)於(yu)評估(gu)超(chao)低潤(run)濕表(biao)面(mian)的(de)抗(kang)汙(wu)染(ran)性(xing)能。

 技(ji)術挑戰(zhan)

盡管(guan)水滴(di)角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)在(zai)多(duo)個(ge)領域(yu)展(zhan)現出巨大的(de)應(ying)用價值(zhi)，但(dan)其在(zai)實際(ji)應(ying)用中仍(reng)面臨(lin)壹(yi)些(xie)技(ji)術挑戰(zhan)。首先(xian)，測(ce)量結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)高度(du)依賴(lai)於(yu)實驗條(tiao)件的(de)精(jing)確(que)控制(zhi)，如(ru)溫(wen)度、濕度(du)、氣壓(ya)等因素(su)的(de)變化(hua)都(dou)可(ke)能對(dui)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)產(chan)生(sheng)影響(xiang)。其(qi)次(ci)，對(dui)於(yu)復(fu)雜表(biao)面(mian)結構(gou)（如(ru)多(duo)孔(kong)材料、微納(na)結構）的(de)接觸角(jiao)測量(liang)，現(xian)有(you)方(fang)法(fa)可(ke)能難(nan)以準(zhun)確(que)捕(bu)捉液(ye)體(ti)與(yu)表面(mian)的(de)真(zhen)實接觸情況(kuang)。此外(wai)，自(zi)動化(hua)、智能化(hua)測量技術的(de)發展(zhan)也是當(dang)前研(yan)究(jiu)的(de)熱點之壹(yi)，旨(zhi)在(zai)提高測(ce)量(liang)效(xiao)率、降低人(ren)為(wei)誤差(cha)。

技(ji)術參(can)數(shu)
設備(bei)型(xing)號： HE-CA200

接觸角(jiao)測量(liang)：

1. 分(fen)析(xi)算(suan)法：圓(yuan)環(huan)法(fa)、橢圓法(fa)、Y-L法(fa)；

2. 具(ju)有(you)左(zuo)接觸角(jiao)、右接觸角(jiao)和(he)平均(jun)接觸角(jiao)分(fen)開(kai)測(ce)試(shi)和(he)比(bi)較功能；

3. 具(ju)有(you)凹(ao)面(mian)、凸面、弧(hu)面、超(chao)親(qin)水(shui)、超(chao)疏(shu)水等特殊(shu)表(biao)面(mian)分(fen)析(xi)功能；

4. 具(ju)有(you)不規(gui)則(ze)形(xing)、非軸對(dui)稱(cheng)本(ben)征接觸角(jiao)的(de)分(fen)析(xi)功能；

5. 具(ju)有(you)自(zi)動分(fen)析(xi)接觸角(jiao)變化(hua)過程的(de)批(pi)處(chu)理(li)測(ce)試(shi)功能。

6. 測(ce)量範(fan)圍(wei)：0°～180°

7. 測(ce)量精(jing)度(du)：±0.1°

8. 提供標(biao)定(ding)塊，可(ke)隨時對(dui)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)進(jin)行校準(zhun)

9. 測(ce)量分(fen)辨率：0.001°

表(biao)面/界(jie)面(mian)張力測(ce)量：

1) 分(fen)析(xi)算(suan)法：手動法、自(zi)動法

2) 測(ce)量範(fan)圍(wei)：0.01～2000mN/m

3) 測(ce)量精(jing)度(du)：±0.1%

4) 測(ce)量分(fen)辨率：0.001mN/m

表(biao)面能估算(suan)：

A. 估(gu)算(suan)模(mo)型(xing)：Fowkes、擴(kuo)展(zhan)Fowkes、Owens-Wendt、van OSS、  Wu調和(he)平均(jun)法、狀(zhuang)態(tai)方(fang)程法；

B. 可(ke)分(fen)別(bie)得(de)到固(gu)體(ti)表(biao)面能、色(se)散(san)力、極(ji)性(xing)力、氫(qing)鍵(jian)力、範(fan)德華(hua)分(fen)量(liang)、路易(yi)斯(si)酸分(fen)量(liang)、路易(yi)斯(si)堿分(fen)量(liang)等；

C. 液(ye)體(ti)數(shu)據庫(ku)：預(yu)置(zhi)37種(zhong)常(chang)用(yong)液(ye)體(ti)表(biao)面張力及其(qi)分(fen)量(liang)數(shu)據，數(shu)據可(ke)直接調入(ru)用於(yu)表面能估算(suan)；

D. 液(ye)體(ti)庫(ku)數據可(ke)自(zi)行添加(jia)、刪除(chu)和(he)修(xiu)改(gai)。

潤(run)濕性(xing)分(fen)析(xi)： 通(tong)過液(ye)體(ti)的(de)表面張力和(he)對(dui)固(gu)體(ti)的(de)接觸角(jiao)可(ke)分(fen)析(xi)該(gai)固(gu)體(ti)的(de)潤濕程度，包括粘(zhan)附功、鋪展(zhan)系數和(he)粘(zhan)附張力

數(shu)據管(guan)理(li)：

1. 通(tong)過試(shi)驗模(mo)板保存試(shi)驗信息(xi)、試(shi)驗數(shu)據和(he)圖片(pian)

2. 新(xin)建(jian)的(de)試(shi)驗模(mo)板保存後(hou)可(ke)重復(fu)調入(ru)使(shi)用

3. 可(ke)對(dui)試(shi)驗數(shu)據進(jin)行修改(gai)、刪除(chu)和(he)調(tiao)入再(zai)分(fen)析(xi)等

4. 試(shi)驗數(shu)據可(ke)標(biao)註(zhu)於(yu)圖片(pian)上(shang)，並隨圖片(pian)壹(yi)起(qi)保存

5. 試(shi)驗結(jie)果(guo)可(ke)導出至(zhi)Word、Excel和(he)PDF

圖像(xiang)拍攝(she)： 單張拍攝(she)、連續拍攝、視頻錄制(zhi)和(he)圖片(pian)回(hui)放(fang)，可(ke)選擇采(cai)用(yong)相(xiang)機(ji)外(wai)觖發功能自(zi)動拍攝(she)

光學(xue)成像(xiang)系統：

1) 相(xiang)機(ji)：300萬像(xiang)素、幀(zhen)率36幀(zhen)/秒(miao)

2) 鏡頭：0.7～4.5×連(lian)續變倍、工作(zuo)距(ju)離(li)95mm

3) 調(tiao)焦範(fan)圍(wei)：±12.5mm；調(tiao)焦精(jing)度(du)：0.25mm

4) 調(tiao)焦時軟(ruan)件(jian)自(zi)動檢測(ce)清晰(xi)度，消除(chu)人(ren)為誤(wu)差(cha)

5) 水(shui)平和(he)俯(fu)仰(yang)調(tiao)整(zheng)範(fan)圍(wei)：±2°

6) 背光源(yuan)：LED冷(leng)光源(yuan)+遮(zhe)光板，亮度無(wu)極(ji)調節(jie)

滴(di)液(ye)系統：

1. 滴(di)液(ye)方(fang)式：軟件(jian)控(kong)制進樣(yang)器自(zi)動滴液(ye)和(he)自(zi)動升降

2. 最(zui)小(xiao)滴液(ye)量：0.1μl/滴(di)

3. 滴(di)液(ye)精(jing)度(du)：±0.05μl

主(zhu)機參(can)數(shu)：

1、 臺(tai)面尺寸(cun)：X100×Y120mm

2、 移(yi)動行程：X86×Y100×Z50mm

3、 移(yi)動方(fang)式：手動旋鈕控制三(san)維移(yi)動定(ding)位

4、 尺(chi)寸：約(yue)W680×D280×H560mm

5、 重(zhong)量：約(yue)35kg

6、 電源(yuan)：  AC220V 50HZ

 結(jie)語(yu)

水(shui)滴角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)作(zuo)為(wei)壹(yi)種(zhong)先(xian)進(jin)的(de)表面分(fen)析(xi)儀(yi)器，在(zai)推動科技(ji)進步、促進(jin)產(chan)業發展(zhan)方(fang)面(mian)發揮著(zhe)重(zhong)要(yao)作用(yong)。隨(sui)著科(ke)學(xue)技術的(de)不斷進(jin)步和(he)應(ying)用領域(yu)的(de)不斷拓(tuo)展(zhan)，水滴角接觸角(jiao)測量(liang)技(ji)術將(jiang)迎(ying)來(lai)更(geng)加(jia)廣闊(kuo)的(de)發展(zhan)空(kong)間。未(wei)來，通過持續的(de)技術創(chuang)新(xin)和(he)方(fang)法(fa)優(you)化(hua)，我們有理(li)由(you)相(xiang)信，水(shui)滴(di)角接觸角(jiao)測量(liang)儀(yi)將(jiang)在(zai)更(geng)多(duo)領域(yu)展(zhan)現出魅力和(he)價值(zhi)，為(wei)人類(lei)社會(hui)的(de)可(ke)持續發展(zhan)貢獻(xian)力量(liang)。