第二代視頻光學接觸角測量儀的測量功能綜述

德國LAUDA Scientific公司生產的第二代視頻光學接觸角測量儀不僅可以準確可靠地完成接觸角、滾動角、表面自由能和表界面張力等常用的測量任務，而且在高速動態、多功能測量方面顯示出其優勢。

滯留力測量功能是第二代光學接觸角測量儀的標志性功能。此外第二代設備靈活的配置可以完成單一纖維接觸角測量，俯視法接觸角測量，界面擴張流變測量，全自動臨界膠束濃度測量（CMC）等特殊任務。第二代接觸角測量儀所涉及的詳細測量功能如下：

1. 自動測量接觸角

軟件具有成像清晰度判別功能，測量接觸角時能夠自動尋找基線、自動擬合輪廓。支持捕獲氣泡法測量模式。選用程序模板操作時軟件顯示操作向導，可以完成一鍵測量。對于材料表面特殊形狀或結構形成的彎曲基線，可使用手動模式測量。

2. 動態接觸角的測量

可以選用插針法或傾斜臺法測量前進角和后退角

3. 滯留力和動態接觸角同步測量

第二代視頻光學儀器配置滯留力旋轉臺時固體材料固定在旋轉臺之上，在快速旋轉狀態下置于材料表面上的液滴，受離心力驅動產生橫向水平滑動的趨勢，迫使液滴形狀發生變化。當離心驅動力達到大滯留力數值的時候，液滴沿材料表面發生橫向水平滑動。在這一動態過程中，儀器利用視頻同步觸發技術準確的抓拍到液滴形狀和位置變化的一系列照片并記錄相對應的旋轉速度，通過軟件自動處理得到滯留力數據以及前進接觸角和后退接觸角的變化曲線和大值。滯留力能夠直接反映液體和固體之間界面上的相互作用力。

利用滯留力和動態接觸角同步測量功能，可以分析滑動過程中滯留力和液滴形狀變化等因素之間的相互關系。

4. 非接觸式注射功能

第二代視頻光學儀器能夠利用注射泵推進時產生的脈沖推射液體，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式避免了液滴在注射針頭上的粘附，解決了向超疏水材料表面轉移液滴的問題。

5. 全自動傾斜臺測量滾動角

全自動傾斜臺和視頻系統由軟件控制，自動記錄傾斜過程中液滴的形狀變化，傾斜角度和位置移動，自動測量滾動角、前進角和后退角等相關參數。

6. 測量單一纖維的接觸角

單一纖維潤濕接觸角的測量經常應用在復合材料和特殊功能材料領域。不同于微升級液滴在平面材料上的接觸角測量，單一纖維測量需要特殊的理論計算方法和高放大倍數的顯微光學鏡頭等特殊附件。第二代視頻光學接觸角測量儀可以在同一臺儀器上完成普通平面材料和單一纖維材料的潤濕接觸角測量。

7. 記錄并分析粉末或多孔材料對液體的吸收過程

高速視頻系統可以完成粉末或多孔材料對液體吸收過程的連續錄像，并自動計算全過程的接觸角變化數值。
8. 俯視法測量接觸角

在已知液體表面張力和密度的前提下，第二代視頻光學能夠準確控制液滴體積并利用俯視模塊從正上方向下對液滴成像，能精確測量三相接觸線或液滴大直徑處周邊線的形狀尺寸，利用Laplace-Young模型計算得到接觸角數值。

俯視法和傳統側視法聯用可以同時對同一液滴進行接觸角測量。俯視法解決了凹表面接觸角和超親表面極小接觸角測量的難題，并在各向異性材料接觸角測量和多角度潤濕動態行為觀察方面具有明顯優勢。

9. 表面能的計算和粘附功的分析

固體表面自由能測量軟件包括了多種表面自由能數值及其組成計算方法，粘附功分析軟件可以進一步分析粘附功。涉及到一般表面、低能表面、高能表面、等離子體處理表面等實際應用。


10. 雙液滴接觸角測量

在測量固體表面能的時候往往需要至少兩種不同的標準液體，第二代視頻光學具備兩種液體同時注射，一鍵式測量接觸角的功能，這明顯提高了進行大量固體材料表面能測量實驗的工作效率。

11.測量表面張力

第二代視頻光學接觸角儀使用懸滴法對液體的表面張力或界面張力進行測量。測量方法符合標準ISO 19403-3/ISO 19403-4和德國工業標準DIN 55660-3。軟件使用優化的Young-Laplace算法全自動計算張力，具有更快的動態計算速度，與高速注射單元聯用時能對極短壽命的界面進行動態張力測量。
12. 振蕩滴方式測量界面擴張流變

界面擴張流變研究是對表面活性物質界面可溶膜實施規律性的擾動，記錄界面張力響應，測量粘彈模量等參數，通過數據處理和理論分析，終獲得界面膜性質的豐富信息。第二代視頻光學接觸角儀既可以做液-液界面的振蕩又可以做氣-液界面的氣泡振蕩。

13. 全自動臨界膠束濃度（CMC）測量

第二代視頻光學接觸角儀配置兩個連續注射單元時可使用表面張力法進行全自動臨界膠束濃度的測量，其中一個注射單元進行不同濃度溶液的配置，另一個注射單元連續形成液滴，測量全過程在程序自動控制下工作，而且避免使用吊片法測量時活性劑分子在鉑金片上吸附時產生的影響，是測量臨界膠束濃度的理想方法。

第二代接觸角測量儀以其強大的測量功能，廣泛應用于材料科學、界面化學和膠體化學等專業實驗室，是科研工作者的有力工具。