[接觸角測量儀]高速彩色攝像機(jī)測試超親水纖維材料的動態(tài)吸附接觸角并用于分辨與表征樣品的親水性

高速彩色攝像機(jī)測試超親水纖維材料的動態(tài)吸附接觸角并用于分辨與表征樣品的親水性，是近年來美國科諾（USA KINO）應(yīng)用接觸角測量儀于具體測樣的一個非常實用與有效的方法。以來，接觸角的測量停留在了靜態(tài)接觸角的評估階段。但是，由于材料本身的表面粗糙度、化學(xué)多樣性、異構(gòu)性的存在，實際表征固體樣品所用的接觸角值事實上一直存在很大的爭議。絕大多數(shù)情況下，正由于接觸角測量儀本身的算法以及機(jī)構(gòu)設(shè)計、與實際樣品的符合度等等問題，導(dǎo)致了接觸角測量儀的很多用戶只是發(fā)揮了接觸角測試儀器本身很小的一部分功能，因而，對于固體材料的表征方法上，很多用戶事實上也因此而不是很重視接觸角值這個物理化學(xué)性質(zhì)。

事實上，接觸角測量儀應(yīng)用于表征固體材料，其必須具備的條件為：

1、采用阿莎算法（ADSA-RealDrop)：真正符合非軸對稱條件下的第四代Young-Laplace主程擬合技術(shù)，可以用于評估材料的本征接觸角值，即修正表面粗糙度，化學(xué)多樣性以及異構(gòu)性后的接觸角值。

2、MicroDrop法測試接觸角：用于評估Wenzel-Cassie模型條件下的接觸角以及狀態(tài)反轉(zhuǎn)。

3、提供樣品臺獨立水平調(diào)整以及高速攝像機(jī)功能，用于更為微觀條件下的接觸角測量。

而目前，世界商業(yè)化的接觸角儀生產(chǎn)廠事實上只是在硬件方面進(jìn)行了簡單的部分升級，如相機(jī)速度跟風(fēng)式的跟隨，而在軟件方面，絕大多數(shù)商業(yè)化的接觸角儀廠家仍停留在了圓擬合、橢圓擬合、切線法等比較低級的量角器階段（如中國以及美國的一些廠家），德國的廠家雖然進(jìn)行了Young-Laplace方程擬合的升級，但是由于軸對稱假設(shè)技術(shù)缺陷與實際98%樣品的非軸對稱實際無法符合，算法本身由于采用Select Plane方式查找Bond Number，因而存在很大缺陷，導(dǎo)致事實上無法用于評估或表征接觸角值。

接觸角測量的難的幾個應(yīng)用從具體材料形式來講，主要為粉體材料和纖維材料。由于材料本身除了如上提及的化學(xué)多樣性、異構(gòu)性和表面粗糙度等之外，為關(guān)鍵的材料存在著毛細(xì)現(xiàn)象以及毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致的Wenzel-Cassie狀態(tài)。

在本文章中，我們提供了一種采用接觸角測量儀SL200KS，并采用高速相機(jī)，速度140幀/秒條件下，采用阿莎算法（ADSA-RealDrop），測試進(jìn)行過不同處理效果的纖維材料的接觸角值，并成功實現(xiàn)了幾種處理效果的分辨，為應(yīng)用于實踐提供了有力的數(shù)據(jù)支持。通常情況下，商業(yè)化的接觸角測量儀廠家會建議用戶采用分析天平稱重原理進(jìn)行測量。但是，從具體應(yīng)用技術(shù)來講，分析天平的速度賽多利斯的天平快12數(shù)據(jù)/秒（而非表面張力儀廠商宣傳的50數(shù)據(jù)/秒，具體驗證可將分析天平的串口與電腦連接后直接計數(shù)得到），梅特勒分析天平快92數(shù)據(jù)/秒。而這個速度與我們采用光學(xué)法動輒200幀/秒以上的要求是無法相比的。同時，從接觸角計算原理來講，潤濕天平方法測得的接觸角值與光學(xué)法的接觸角值無法形成有效對比，不具有可比性。因而，無論從實際應(yīng)用或測試效果還是從測值的意義來講，我們均建議采用光學(xué)接觸角測量儀并采用高速相機(jī)的方法。因而，我們也建議用戶，特別是學(xué)校的用戶，采用接觸角測量儀時盡量采購帶高速相機(jī)的接觸角測值儀。、高速相機(jī)接觸角測試儀可以用于粉體或纖維親水條件下的細(xì)節(jié)部分的測量；第二、高速相機(jī)可以評估液滴的彈跳效果，特別是針對超疏水材料或具有Cassie狀態(tài)的纖維、粉末材料的測量。

從如上吸附速度以及初始接觸角值來看，明顯的，接觸角測量儀SL200KS將幾個樣品分辨了出來，并將其吸附速度進(jìn)行了有效的分類。

1、樣品（無）的接觸角測量動圖效果：

2、樣品（2）的接觸角測量動態(tài)圖如下：

3、樣品（5）的接觸角測量動態(tài)圖

4、樣品（10）的接觸角測量動態(tài)圖

5、樣品（15）的接觸角測量動態(tài)圖

6、樣品（20）的接觸角測量動態(tài)圖