光學接觸角測量儀的組成與原理

日期：2025-07-01 07:47

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摘要：

光學接觸角測量儀通常由光源、鏡頭、樣品臺、液晶顯示屏等部分組成。在測量過程中，樣品臺上放置實體表面，涂覆待測液體，然后通過調節鏡頭和光源，使得樣品臺上的液滴清晰可見。此時，通過測量液滴與實體表面的接觸角，可以確定實體表面的親水性或疏水性。

所謂接觸角，是指液體與實體表面發生接觸時，液滴所形成的表面張力相互作用角度。接觸角越小，液滴與實體表面的接觸面積越大，液體與實體間的相互作用力也越強，因而液滴會更容易在實體表面上擴散；反之，接觸角越大，液滴與實體表面的接觸面積越小，液體與實體間的相互作用力也越弱，因而液滴會更容易從實體表面上滑落。

通常來說，親水性表面所形成的接觸角一般在0°到90°之間，表明液體逐漸地被實體表面的分子所吸引，從而形成了液體與實體表面之間的一定黏性。

而疏水性表面所形成的接觸角一般在90°到180°之間，表明液體逐漸地被實體表面所排斥，從而表現出與實體表面之間的非常明顯的親水性。

當然，除了親水性和疏水性以外，還有一些特殊的表面情況，如偏親水性、偏疏水性等。

而光學接觸角測量儀的原理，就是通過測量液滴在實體表面上所形成的接觸角，來確定實體表面的親水性或疏水性。具體來說，液滴所形成的接觸角可以通過下述的Young方程來計算：

cosθ = (γSV - γSL) / γLV

其中，θ為液滴的接觸角，γSV為固-氣表面的張力，γSL為固-液表面的張力，γLV為液-氣表面的張力。而在接觸角測量過程中，固-氣表面的張力可以被忽略不計。因而，通過測量出液滴的接觸角θ以及液體和實體表面的表面張力，就可以計算出實體表面所表現出的親水性或疏水性。