纠正接触角

接触角测量广泛应用于研究、生产和质量控制领域。介绍了这些测量方法的理论背景和意义接触角测量-张力测量页面。材料的杨氏接触角，通常是文献中报道的值，假设一个理想的表面，不包含粗糙度、污染物、化学不均一性或与探针液体的相互作用。在大多数现实生活中，这些假设中的一个或多个可能会被违背。特别是，粗糙度对接触角有众所周知的影响，粗糙度的增加往往会增强材料的现有性能。对于了解涂层、塑料或陶瓷的基本特性的研究来说，这些粗糙度效应可能是不必要的，并可能对材料的真实特性描绘出一幅不准确的画面。

1936年，罗伯特·温泽尔提出了杨氏接触角、表面粗糙度和修正接触角[1]之间的关系:

（１）

式中θm为测量到的接触角，θY为杨氏接触角，r为:

（2）

的年代_博士定义为表面粗糙度在表面面积中所占的额外百分比，可以用轮廓仪或原子力显微镜等设备测量。的年代_博士是0。其计算值为每ISO 25178 [2]:

（３）

A是定义区域。

一个包含接触角测定仪和轮廓仪的集成系统可以同时执行S_博士测量和接触角度在一个样品上的完全相同的点。带有地形的Theta Flex就是这样一种仪器。通过使用自动化的XYZ工作台，仪器可以在进行形貌测量和放置接触角液滴之间精确移动。

图1 -带有地形集成接触角和地形测量系统的Theta Flex

地形模块采用条纹投影相移方法，投影仪在样品上生成正弦条纹图案，并用摄像机捕捉条纹的运动。仪器设置如图2所示。在这个系统中，正弦条纹可以用下面的方程来描述:

（4)

其中x、y为位置坐标，a为背景强度，b为振幅调制，p为正弦光栅波长，ϕ₀相移是由于表面高度，和δ_n是相移从滑动运动。每个像素的强度作为高度的函数而变化，使用软件算法，地形信息，如S_博士、均方根(RMS)粗糙度、平均高度、最小高度、最大高度等参数均可在二维和三维中确定。关于条纹投影相移方法的更多细节可以从Zhang和Peisen[3]中找到。

图2 -条纹投影相移测量及其相应的光学表面的原理图

一旦年代_博士，修正接触角，即杨氏接触角θ_Y可以通过公式(1)和(2)来确定。这使得人们可以确定接触角以及相关信息，如完美平面样品的表面自由能。这些信息对于材料和涂层的基本理解至关重要。