光學(xué)接觸角測量儀采用高倍顯微鏡頭測試單纖維

視頻光學(xué)接觸角測量儀采用高倍顯微鏡頭測試單纖維的接觸角值是目前為止測試單纖維接觸角值的測量方法。非專業(yè)的儀器廠家會建議用戶選購微量分析天平1ug的分析天平測試水或樹脂在纖維上的潤濕速度并采用Washburn滲透法或Wilhlemy plate板法，轉(zhuǎn)換計(jì)算得到相應(yīng)的接觸角值。但是這樣的方法顯然存在的缺陷與科學(xué)依據(jù)不足在于：

1、測試所得的接觸角值與光學(xué)法所得的接觸角值沒有可比性；

2、測試時如果是樹脂，會因粘度影響潤濕速度，因而，所計(jì)算得到的角度值也沒有意義；

3、分析天平測試單纖維本身極易彎曲而影響測值。

因而目前最為合理的方法是采用高倍顯微鏡頭，如50倍顯微鏡頭加上0.7－4.5X連續(xù)變倍鏡頭，即可完成3-10um的纖維的接觸角測量。如果需要測試超疏水或疏水情況下的接觸角值，則需要同時采購納升或皮升級噴射針頭或超細(xì)針頭。

但是，如上僅僅是完成了纖維測量的硬件部分的功能，事實(shí)上，纖維接觸角測量的更為重要的關(guān)鍵在于軟件部分。目前，絕大多數(shù)的商業(yè)化的接觸角測量儀生產(chǎn)廠僅提供圓、橢圓或Young-Laplace方程擬合法測試接觸角值，而在單纖維時，由于在接觸到纖維的地方的弧形不再往里收縮，因而，如上的所有方法測值均是無效的。如下圖所示：

在采用KINO的阿莎算法時，液滴輪廓同樣沒有與擬合的輪廓線重合。

如上兩張圖片中采用兩個不同公司的橢圓擬合法分析纖維的接觸角值，顯然擬合線與液滴輪廓也根本沒有重合。

對另一個樣品的纖維接觸角圖像我們采用阿莎算法進(jìn)行了擬合分析。結(jié)果同樣不令人滿意。雖然從擬合效果來看，擬合度只是出現(xiàn)了略微的變化。但是，正是這樣的輪廓曲線與實(shí)際的纖維輪廓曲線的微小變化，會導(dǎo)致測值結(jié)果的明顯變化。

因而，對于單纖維而言，接觸角值的計(jì)算方法比硬件更為關(guān)鍵，也更難解決。目前商業(yè)化的接觸角測量儀廠商通常采用Max HW法，通過計(jì)算得到相應(yīng)的接觸角值，詳細(xì)參考《Contact Angle Measurements on Fibers

and Fiber Assemblies, Bundles,Fabrics, and Textiles》SURFACE AND INTERFACIAL TENSION ~ - Measurement, Theory, and Applications P425。但是這樣的簡單推導(dǎo)得到的接觸角值因其推導(dǎo)過程中的經(jīng)驗(yàn)因子，而導(dǎo)致測值的誤差同樣無法得到有效的避免。

根據(jù)原著描述，如下圖片的測值角度為14－15度左右。

品智創(chuàng)思獨(dú)創(chuàng)的MicroDrop技術(shù)，可以用于評估Wenzel-Cassie模型及其反轉(zhuǎn)條件的臨界接觸角值。同時，MicroDrop法用于評估纖維接觸角具有更為明顯的獨(dú)特優(yōu)勢。如上同樣的纖維接觸角圖片，通過MicroDrop法，能夠明顯區(qū)別出左、右接觸角值的差值，同時，提供了一個更為易于接受，沒有人為經(jīng)驗(yàn)修正的纖維接觸角的測量結(jié)果。接觸角左側(cè)為18.496度，右側(cè)為23.284度，平均接觸角值為20.89度。

同時，采用阿莎算法，對于如上示例的纖維接觸角進(jìn)行的測值結(jié)果顯示為：

綜合如上可見，目前為止，測試單纖維接觸角值的最為科學(xué)的技術(shù)為光學(xué)視頻接觸角測量儀，采用50倍左右的物鏡即可完成相應(yīng)的測值。而測試接觸角最為科學(xué)的算法為MicroDrop法，真正符合液滴往外擴(kuò)張的趨勢，測值可靠性也更高。