上次介紹的算法模型都以軸對稱性為前提，但是實(shí)際情況或多或少會有些偏差，這時(shí)液滴兩邊的輪廓耦合在一起時(shí)會相互影響。材料表面上的液滴有時(shí)會明顯的偏離軸對稱模型，比如把針插入液滴內(nèi)部通過加液-減液法測量動態(tài)接觸角時(shí)，或是使用傾斜樣品臺測量滾動角和動態(tài)接觸角時(shí)的情況，液滴都呈明顯的不對稱的形狀。為了更準(zhǔn)確的測量不對稱液滴的接觸角，我們可以選擇對液滴輪廓的不同區(qū)域使用不同的算法模型進(jìn)行分析，ZH將分析結(jié)果加以綜合得出ZJ的擬合結(jié)果。這種算法稱為Truedrop模型，它可以適用于任何液滴無論液滴是否對稱。特別是在使用加液-減液法和傾斜臺法測量動態(tài)接觸角時(shí)是最 好的選擇。

       最傳統(tǒng)的算法模型是tangent切線法模型。切線法是將液滴在三相接觸點(diǎn)附近的一小段輪擬合成為二次曲線。切線法的優(yōu)點(diǎn)在于不受液滴對稱性的影響，因?yàn)樗豢紤]液滴的整體輪廓。但是切線法的缺陷也是明顯的，即我們一開始提到的液滴三相接觸點(diǎn)附近的輪廓受到光線和材料平整度的影響經(jīng)常是不清晰的。所以大多數(shù)情況下，使用切線法的目的只是為了和其他算法模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行參考對比。 

       最 后需要說明的是，不少儀器的軟件功能在給出接觸角測量結(jié)果的時(shí)候，同時(shí)給出了算法模型和實(shí)測液滴輪廓之間的偏差值，通常這個(gè)偏差值越小結(jié)果越準(zhǔn)確。這個(gè)計(jì)算功能可以幫助使用者判斷所選用的算法模型是否合適。

       在材料表面上附著的液滴會呈現(xiàn)出一定形狀，這個(gè)形狀取決于固體-液體-氣體界面之間的張力平衡。1805年Young首先提出了一個(gè)方程描述這個(gè)平衡態(tài)，從此接觸角測量就成為評價(jià)液體對固體表面潤濕的經(jīng)典方法。

       20世界末期隨著電腦計(jì)算速度和高分辨率相機(jī)性能的不斷提高，光學(xué)接觸角測量儀器完成了自動化和商品化。從此測量接觸角成為操作方便結(jié)果可靠的實(shí)驗(yàn)手段。但是有不少用戶對于接觸角測量的方法仍存在誤解，認(rèn)為接觸角測量儀不過是自動化的數(shù)碼量角器而已。

       實(shí)際上接觸角值是通過測量液滴輪廓在三相接觸點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)即切線的斜率而得到的，而三相接觸點(diǎn)附近的液滴輪廓會受到各種光線的干擾，或者由于材料不夠平整遮掩住三相接觸點(diǎn)附近的輪廓。所以光學(xué)法接觸角測量并不是對數(shù)碼照片上的某個(gè)夾角直接測量而得到的，而是使用不同的數(shù)學(xué)模型擬合液滴輪廓，再通過計(jì)算得到的。 

       最簡單的模型就是球模型。球模型是把液滴的形狀假定為球體的一部分，那么其截面形狀就是圓形的一部分。在此圓形的三相接觸點(diǎn)處求解一階導(dǎo)數(shù)即可計(jì)算出接觸角數(shù)值。球模型的缺陷在于沒有考慮重力對液滴形狀的影響。嚴(yán)格來講在固體表面上任何液滴在重力作用下形狀都會偏離球形，體積越大偏離越多，密度越大偏離越多，接觸角數(shù)值越大偏離越多。通常情況下如果液滴體積小于3微升，接觸角值小于30°，才可以考慮使用球模型計(jì)算。目前常見的Circle法，Width/Height法，θ/2法都是基于球模型的計(jì)算方法。 

       二次曲線模型是考慮到在重力作用下液滴會被壓扁，所以采用了包括圓方程、橢圓方程在內(nèi)的廣義的二次曲線模型來擬合液滴ZX截面的輪廓。此方法通用性較廣，測量的理想范圍從10°左右到130°左右，測量精度較高。

       Laplace-Young模型是把重力和密度對液滴形狀的影響定量計(jì)算在內(nèi)的精確算法。為了求解此方程需要引入ZX軸對稱的假設(shè)。如果液滴是ZX軸對稱的，Laplace-Young模型是此時(shí)的最準(zhǔn)確算法。如果液滴的接觸角在100°以上，那么它會比較符合軸對稱的前提。接觸角越大則軸對稱性越好，計(jì)算得到的接觸角數(shù)值越準(zhǔn)確。當(dāng)接觸角大于150°時(shí)，Laplace-Young模型甚至是WY正確的算法。通常接觸角大于60°時(shí)就可以考慮選擇此算法，接觸角值大于120°時(shí)，測量的準(zhǔn)確性會相當(dāng)理想。

       上次介紹的算法模型都以軸對稱性為前提，但是實(shí)際情況或多或少會有些偏差，這時(shí)液滴兩邊的輪廓耦合在一起時(shí)會相互影響。材料表面上的液滴有時(shí)會明顯的偏離軸對稱模型，比如把針插入液滴內(nèi)部通過加液-減液法測量動態(tài)接觸角時(shí)，或是使用傾斜樣品臺測量滾動角和動態(tài)接觸角時(shí)的情況，液滴都呈明顯的不對稱的形狀。為了更準(zhǔn)確的測量不對稱液滴的接觸角，我們可以選擇對液滴輪廓的不同區(qū)域使用不同的算法模型進(jìn)行分析，ZH將分析結(jié)果加以綜合得出ZJ的擬合結(jié)果。這種算法稱為Truedrop模型，它可以適用于任何液滴無論液滴是否對稱。特別是在使用加液-減液法和傾斜臺法測量動態(tài)接觸角時(shí)是最 好的選擇。

       最傳統(tǒng)的算法模型是tangent切線法模型。切線法是將液滴在三相接觸點(diǎn)附近的一小段輪擬合成為二次曲線。切線法的優(yōu)點(diǎn)在于不受液滴對稱性的影響，因?yàn)樗豢紤]液滴的整體輪廓。但是切線法的缺陷也是明顯的，即我們一開始提到的液滴三相接觸點(diǎn)附近的輪廓受到光線和材料平整度的影響經(jīng)常是不清晰的。所以大多數(shù)情況下，使用切線法的目的只是為了和其他算法模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行參考對比。

       最 后需要說明的是，不少儀器的軟件功能在給出接觸角測量結(jié)果的時(shí)候，同時(shí)給出了算法模型和實(shí)測液滴輪廓之間的偏差值，通常這個(gè)偏差值越小結(jié)果越準(zhǔn)確。這個(gè)計(jì)算功能可以幫助使用者判斷所選用的算法模型是否合適。

       在材料表面上附著的液滴會呈現(xiàn)出一定形狀，這個(gè)形狀取決于固體-液體-氣體界面之間的張力平衡。1805年Young首先提出了一個(gè)方程描述這個(gè)平衡態(tài)，從此接觸角測量就成為評價(jià)液體對固體表面潤濕的經(jīng)典方法。

       20世界末期隨著電腦計(jì)算速度和高分辨率相機(jī)性能的不斷提高，光學(xué)接觸角測量儀器完成了自動化和商品化。從此測量接觸角成為操作方便結(jié)果可靠的實(shí)驗(yàn)手段。但是有不少用戶對于接觸角測量的方法仍存在誤解，認(rèn)為接觸角測量儀不過是自動化的數(shù)碼量角器而已。

實(shí)際上接觸角值是通過測量液滴輪廓在三相接觸點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)即切線的斜率而得到的，而三相接觸點(diǎn)附近的液滴輪廓會受到各種光線的干擾，或者由于材料不夠平整遮掩住三相接觸點(diǎn)附近的輪廓。所以光學(xué)法接觸角測量并不是對數(shù)碼照片上的某個(gè)夾角直接測量而得到的，而是使用不同的數(shù)學(xué)模型擬合液滴輪廓，再通過計(jì)算得到的。 

       最簡單的模型就是球模型。球模型是把液滴的形狀假定為球體的一部分，那么其截面形狀就是圓形的一部分。在此圓形的三相接觸點(diǎn)處求解一階導(dǎo)數(shù)即可計(jì)算出接觸角數(shù)值。球模型的缺陷在于沒有考慮重力對液滴形狀的影響。嚴(yán)格來講在固體表面上任何液滴在重力作用下形狀都會偏離球形，體積越大偏離越多，密度越大偏離越多，接觸角數(shù)值越大偏離越多。通常情況下如果液滴體積小于3微升，接觸角值小于30°，才可以考慮使用球模型計(jì)算。目前常見的Circle法，Width/Height法，θ/2法都是基于球模型的計(jì)算方法。

       二次曲線模型是考慮到在重力作用下液滴會被壓扁，所以采用了包括圓方程、橢圓方程在內(nèi)的廣義的二次曲線模型來擬合液滴ZX截面的輪廓。此方法通用性較廣，測量的理想范圍從10°左右到130°左右，測量精度較高。

       Laplace-Young模型是把重力和密度對液滴形狀的影響定量計(jì)算在內(nèi)的精確算法。為了求解此方程需要引入ZX軸對稱的假設(shè)。如果液滴是ZX軸對稱的，Laplace-Young模型是此時(shí)的最準(zhǔn)確算法。如果液滴的接觸角在100°以上，那么它會比較符合軸對稱的前提。接觸角越大則軸對稱性越好，計(jì)算得到的接觸角數(shù)值越準(zhǔn)確。當(dāng)接觸角大于150°時(shí)，Laplace-Young模型甚至是WY正確的算法。通常接觸角大于60°時(shí)就可以考慮選擇此算法，接觸角值大于120°時(shí)，測量的準(zhǔn)確性會相當(dāng)理想。

       比起通常的接觸角測量方法，俘泡法在實(shí)際中使用的頻率低得多，其中的很大一部分原因是由于操作比較麻煩。但對于一些具體的應(yīng)用環(huán)境或樣品，俘泡法擁有通常的測量法無法提供的特點(diǎn)和優(yōu)勢。這些應(yīng)用環(huán)境和樣品首數(shù)多數(shù)的生物醫(yī)用材料（bio-/biomedical-materials），包括接觸鏡片（contact lenses），醫(yī)用植入材料（medical implant materials）和生物醫(yī)學(xué)用水凝膠（biomedical hydrogels）等。出于生物相容性的目的，這些材料的表面基本上是親水的，而它們的應(yīng)用環(huán)境是人體或生物體，長時(shí)間地 “浸泡” 在生理液中，表面處于水合狀態(tài)（hydrated surface）。對于處于這樣應(yīng)用環(huán)境下的材料表面的潤濕性表征方法采用俘泡法顯然要比通常的接觸角測量方法適合得多：讓待考察的材料浸泡于接近生理液屬性的液體相中來模擬其在真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境（包括合適溫度的控制）下的（水合）狀態(tài)，通過俘泡法來測量處于模擬環(huán)境下的該材料表面的接觸角（包括動態(tài)接觸角）和潤濕性，這樣可以很好地通過生物體外（in vitro）的測量來考察材料在生理環(huán)境中（in vivo）的性能和表現(xiàn)。對于這樣的應(yīng)用材料和環(huán)境，如果我們采用通常的接觸角測量法，即使在測量前先讓樣品在待測液體相浸泡而讓其 “飽和”，顯然也無法反映其在實(shí)際使用環(huán)境中的表面潤濕性行為，因?yàn)樵跍y量過程中樣品表面由于暴露在空氣中，會因?yàn)椴粩?“失水”（dehydration）而改變其狀態(tài)；也很難控制這一 “失水” 的程度來進(jìn)行各個(gè)樣品之間、在同一（水合）狀態(tài)下的潤濕行為的相互比較。

       俘泡法的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是用于表征接觸鏡片的潤濕性，它被ISO標(biāo)準(zhǔn)采納為檢測硬性透氧接觸鏡片（rigid gas-permeable contact lenses）潤濕性的指定方法。接觸鏡片處于眼淚相中，后者在其表面形成一薄膜/層。眼淚相在鏡片表面的接觸角越小，它的鋪展程度就越大，形成的眼淚薄膜也越穩(wěn)定：當(dāng)眼睛睜開時(shí)，眼淚薄膜在鏡片表面收縮，對應(yīng)的接觸角為后退接觸角；當(dāng)眼睛閉上時(shí)，眼淚薄膜在鏡片表面擴(kuò)展，對應(yīng)的接觸角為前進(jìn)接觸角。對于軟性接觸鏡片（soft contact lenses），雖然目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)指定具體的潤濕性檢測方法，但基于其水凝膠的水合特性，俘泡法事實(shí)上也被廣泛地作為 “標(biāo)準(zhǔn)” 方法用于這類鏡片的潤濕性表征。采用與人的眼淚屬性盡量接近的液體相，包括各種組分、所含的表面活性成分、pH值以及控制合適的溫度，通過俘泡法可以最充分地模擬接觸鏡片在人體的真實(shí)使用環(huán)境（in vivo），以考察在這種環(huán)境下鏡片的各種性能和潤濕性。

       目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法三種。

       DY種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后，利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時(shí)液滴不一定發(fā)生移動，但是形狀會發(fā)生變化，使得下方的接觸角不斷地增大，而上方的接觸角則不斷地變小，當(dāng)表面傾斜到一定角度時(shí)，液滴開始發(fā)生滾動或滑動，此時(shí)液滴下方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴上方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動之前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動（滑動）時(shí)的表面傾斜角，就叫滾動角（滑動角）。

       使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。

       第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后，利用離心轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加，液滴整體受到的離心力越來越大，液滴開始發(fā)生形狀變化，并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯，直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大，而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)，液滴開始發(fā)生整體滑動，此時(shí)液滴外側(cè)三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角，而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點(diǎn)發(fā)生運(yùn)動前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計(jì)算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。

       使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個(gè)方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。

       第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法，實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后，把注射針插入液滴內(nèi)部，緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值，之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值，同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射過程中兩側(cè)的接觸角不斷地增大，直到三線接觸點(diǎn)發(fā)生移動時(shí)的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小，直到三線接觸點(diǎn)發(fā)生移動時(shí)的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢，三相接觸點(diǎn)運(yùn)動處于一個(gè)亞平衡狀態(tài)，此時(shí)得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。

       使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點(diǎn)是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程，而且不需要額外的特殊附件，投資較低。缺點(diǎn)是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計(jì)算的誤差。  

       接觸角測量儀開發(fā)出的新功能有助于接觸角測量儀的升級換代，有助于接觸角測量儀未來市場的發(fā)展和提升，我們繼續(xù)向大家介紹接觸角測量儀的ZX功能—滯留力測量。

      在傳統(tǒng)接觸角測量儀上增加了滯留力專用旋轉(zhuǎn)臺和視頻同步觸發(fā)系統(tǒng)，使實(shí)時(shí)動態(tài)滯留力的測量變成了現(xiàn)實(shí)。

       固體材料固定在滯留力專用旋轉(zhuǎn)臺之上，在快速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下置于材料表面上的液滴受離心力驅(qū)動產(chǎn)生橫向水平滑動的趨勢，迫使液滴形狀發(fā)生變化。當(dāng)離心驅(qū)動力達(dá)到ZD滯留力數(shù)值的時(shí)候，液滴沿材料表面發(fā)生橫向水平滑動。在這一動態(tài)過程中，儀器利用視頻同步觸發(fā)技術(shù)準(zhǔn)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(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度，通過軟件自動處理得到滯留力數(shù)據(jù)以及前進(jìn)接觸角和后退接觸角的變化曲線和ZD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(tài)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(guān)系。

       滯留力測量--動態(tài)測量與力測量的WM結(jié)合，更能準(zhǔn)確表達(dá)潤濕過程的實(shí)際應(yīng)用，例如：農(nóng)藥在葉面的潤濕與滯留；飛機(jī)表面除冰，水下相互作用力測量等等。

       專用旋轉(zhuǎn)臺的引入和視頻觸發(fā)系統(tǒng)的改進(jìn)，整體提升了接觸角測量儀的品質(zhì)，將其帶入到了第二代接觸角測 量儀的新時(shí)代。

當(dāng)液滴和環(huán)境氣體都相同時(shí)，人們希望接觸角的數(shù)值可以反映固體的固有屬性，但要想得到可重復(fù)的準(zhǔn)確接觸角數(shù)值， 我們必須要了解測量接觸角的影響因素：

a. 測量用液體的純度。在前面已經(jīng)提及，接觸角的值應(yīng)該由 ?液體/固體表面/氣相“ 所決定，我們希望在液體和氣相相同的情況下，通過測量得到的接觸角值來表征固體表面的屬性，而這一前提是液體相維持恒定。如果由于某種原因（污染/純度變化/變質(zhì)等），測量用的液體相發(fā)生變化，這勢必也將影響得到的接觸角值。而與接觸角值關(guān)系最緊密的液體屬性是它的表面張力值，后者很容易由于受到污染或由于純度發(fā)生變化而變化。所以非常有必要不時(shí)地通過對測量用液體的表面張力值的測量，來控制/確保采用的液體的質(zhì)量。而準(zhǔn)確測量液體表面張力值很容易通過儀器提供的光學(xué)懸滴法來完成（甚至可以在接觸角測量前的前一瞬間同時(shí)完成）。

b. 樣品表面受到污染。接觸角值對表面非常敏感，它的敏感性甚至高于任何其它的表面表征手段（如XPS），因?yàn)樗慌c表面最外層的約1 nm的厚度屬性有關(guān)系，而其它的表面表征手段感知的更 ?深入“些（比如XPS能夠感知到約10nm的深度）。也就是說，能夠影響接觸角值的只有表面最外層的一個(gè)約1 nm厚度的薄層，在這一薄層以下的表面結(jié)構(gòu)和屬性將不再對決定接觸角值作出什么貢獻(xiàn)。所以樣品表面上任何微小的污染，雖然它的量從樣品總量來說是如此地微不足道，也可能對接觸角的值產(chǎn)生明顯地影響，而這些影響將不可能被樣品的其它未受污染部分所稀釋（所平均）。

c. ZH需要提及的還有樣品表面的微結(jié)構(gòu)。除了樣品表面的化學(xué)/物理屬性外，表面的微結(jié)構(gòu)（包括粗糙度）將對接觸角的值以及其滯后性生產(chǎn)顯著影響。這也是通過接觸角測量來表征這些微觀結(jié)構(gòu)的原理。

       當(dāng)液滴和環(huán)境氣體都相同時(shí)，人們希望接觸角的數(shù)值可以反映固體的固有屬性，但要想得到可重復(fù)的準(zhǔn)確接觸角數(shù)值， 我們必須要了解測量接觸角的影響因素：

       a. 測量用液體的純度。在前面已經(jīng)提及，接觸角的值應(yīng)該由 ?液體/固體表面/氣相“ 所決定，我們希望在液體和氣相相同的情況下，通過測量得到的接觸角值來表征固體表面的屬性，而這一前提是液體相維持恒定。如果由于某種原因（污染/純度變化/變質(zhì)等），測量用的液體相發(fā)生變化，這勢必也將影響得到的接觸角值。而與接觸角值關(guān)系最緊密的液體屬性是它的表面張力值，后者很容易由于受到污染或由于純度發(fā)生變化而變化。所以非常有必要不時(shí)地通過對測量用液體的表面張力值的測量，來控制/確保采用的液體的質(zhì)量。而準(zhǔn)確測量液體表面張力值很容易通過儀器提供的光學(xué)懸滴法來完成（甚至可以在接觸角測量前的前一瞬間同時(shí)完成）。 

        b. 樣品表面受到污染。接觸角值對表面非常敏感，它的敏感性甚至高于任何其它的表面表征手段（如XPS），因?yàn)樗慌c表面最外層的約1 nm的厚度屬性有關(guān)系，而其它的表面表征手段感知的更 ?深入“些（比如XPS能夠感知到約10nm的深度）。也就是說，能夠影響接觸角值的只有表面最外層的一個(gè)約1 nm厚度的薄層，在這一薄層以下的表面結(jié)構(gòu)和屬性將不再對決定接觸角值作出什么貢獻(xiàn)。所以樣品表面上任何微小的污染，雖然它的量從樣品總量來說是如此地微不足道，也可能對接觸角的值產(chǎn)生明顯地影響，而這些影響將不可能被樣品的其它未受污染部分所稀釋（所平均）。

        ZH需要提及的還有樣品表面的微結(jié)構(gòu)。除了樣品表面的化學(xué)/物理屬性外，表面的微結(jié)構(gòu)（包括粗糙度）將對接觸角的值以及其滯后性生產(chǎn)顯著影響。這也是通過接觸角測量來表征這些微觀結(jié)構(gòu)的原理。

使用接觸角測量儀，對于一個(gè)樣品的接觸角測量，可以實(shí)現(xiàn)如下的自動控制：

a. 加液的自動控制：加液速度/體積/體積范圍/到達(dá)各個(gè)體積點(diǎn)后的延遲時(shí)間控制等；

b. 液滴轉(zhuǎn)移：指定體積的液體或形成的指定體積的液滴必須自動地轉(zhuǎn)移到樣品表面；

c. 液滴出現(xiàn)/形成在固體表面的自動檢測：這樣可以自動地將液滴壽命歸零，這對動態(tài)測量非常重要；

d. 自動確定液滴在固體表面的基線（baseline）位置：這是影響隨后的接觸角測量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵步驟；

e. 在指定的時(shí)間點(diǎn)自動地啟動測量：包括液滴輪廓的自動檢測，對輪廓的自動分析和計(jì)算；

f. 自動結(jié)束測量：當(dāng)對當(dāng)前液滴的測量完成后，自動終止測量，為下一個(gè)測量作好準(zhǔn)備；

g. 必要時(shí)，自動移動到下一個(gè)樣品位置：這可以通過移動樣品，或者通過移動儀器的測量裝置部分（measuring head），來實(shí)現(xiàn)；

h. 其中還可能包括對測量所需要的其它硬件組件的自動控制，如自動控制傾斜臺、樣品升降臺、樣品或量裝置位移軸等。

        纖維在液體基質(zhì)中的潤濕行為在紡織工業(yè)和高級纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造中起著重要作用。纖維樣品的尺寸可能介于外徑5μm（如超細(xì)纖維）至數(shù)毫米（如金屬絲等）之間，由于纖維樣品的圓柱形狀和微小直徑，液滴表面在接近三相接觸點(diǎn)時(shí)會急劇變化，甚至出現(xiàn)拐點(diǎn)（座滴的輪廓在平面樣品上永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)拐點(diǎn)），導(dǎo)致直接在纖維樣品上測量接觸角通常比在平面上要困難得多。

        單一纖維的接觸角，是基于對單絲上單個(gè)液滴的直接微觀觀測，通過液滴的輪廓采用完全不同的計(jì)算算法來確定接觸角。

        用于描述和計(jì)算液滴在單絲（DoF）體系接觸角的數(shù)學(xué)模型，是基于與測量常規(guī)座滴接觸角相同的Laplace-Young方程（參見下圖的公式）。然而，邊界條件的選取有很大差別，這導(dǎo)致液滴的輪廓完全不同。如果可以精確測量液滴的長度l 和高度 h，則可以根據(jù)系統(tǒng)方程計(jì)算接觸角，該方程稱為ZD液滴長-高法（MLH）。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，很難精確測量液滴ZD長度l，特別是對于直徑小于15μm的超細(xì)纖維，因?yàn)楹茈y從視覺上或數(shù)學(xué)上明確的識別纖維表面的三相接觸點(diǎn)。然而，接觸角的數(shù)值即使對液滴長度l值中的微小誤差也相當(dāng)敏感。

        為了克服這一困難，LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測量儀的SurfaceMeter軟件采用了多種計(jì)算方法，通過DoF體系的液滴外形來計(jì)算接觸角。除了ZD液滴長-高法之外，它還提供了廣義液滴長-高法（GLH）。GLH法不僅通過(l, h)數(shù)值對確定接觸角的值，而且還根據(jù)許多其它輪廓坐標(biāo)對確定接觸角的值。因此，采用整個(gè)液滴輪廓進(jìn)行計(jì)算，而不僅僅是MLH法那樣只使用兩個(gè)，這使得該方法更加可靠和精確。

        直徑小于15μm的微纖維上的液滴體積通常小于100pl（皮升），因此，這類測量需要使用特殊的皮升注射單元。此外，還需要適用于微纖維的高倍光學(xué)系統(tǒng)和特殊樣品臺。

        除DoF法外，LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測量儀還提供了另一種光學(xué)方法，用于研究直徑范圍從幾微米到幾毫米的單絲的潤濕行為，這就是所謂的Liquid-Bridge Meniscus (LBM)液橋法。

與DoF法相比，LBM法可以測量大于90度的接觸角。LBM法也考慮了重力因素，因此這種方法可用于測量任意尺寸的單絲。此外，由于有足夠多的液相，因此液體的蒸發(fā)對于LBM法來說根本不是問題，而對于DoF來說則是一個(gè)嚴(yán)重的問題。

        借助DoF法和LBM法，LAUDA Scientific為客戶提供了目前市場上ZJ的單一纖維測量方法，用于研究從微米級的超細(xì)纖維到毫米級的圓棒的潤濕性。借助于粉末和多孔樣品模塊（POM），超細(xì)纖維也可以作為纖維束進(jìn)行研究。

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       超疏水表面指難以被水潤濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團(tuán)聚在一起。測量液滴和材料的接觸角是評價(jià)材料表面潤濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至?xí)笥?150°。為了全面的評價(jià)超疏水材料的潤濕性，在實(shí)驗(yàn)中有必要測量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動角等動態(tài)過程。
       使用光學(xué)接觸角測量儀測量接觸角首先需要將液滴轉(zhuǎn)移到材料表面，但是由于材料的超疏水特性，液滴總是粘附在注射針的頂端，很難轉(zhuǎn)移到材料表面。如果過分增大液滴的體積，利用重量把液滴轉(zhuǎn)移下來，過大的液滴會增加準(zhǔn)確測量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作。非接觸式注液是目前解決這個(gè)問題的好方法。
       非接觸式注液是指通過注射器上的噴嘴，利用注射泵的脈沖推射液滴，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式完全避免了液滴在注射針針頭上的粘附，徹底解決了液滴轉(zhuǎn)移的問題。

       在液體轉(zhuǎn)移到材料表面之后，儀器會自動拍下一張清晰的照片。為了準(zhǔn)確的計(jì)算液滴的接觸角，我們建議使用 Laplace-Young 算法。因?yàn)樵诔杷牧仙系囊旱谓佑|角很大，呈現(xiàn)很好的軸對稱性，在諸多接觸角計(jì)算的模型中，Laplace-Young 算法全面考慮到重力、密度等因素對液滴形狀的影響，所以它是Z準(zhǔn)確的測量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計(jì)算方法。