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自20世紀40年代開始由Zisman教授提出可以用量角器的方法實現(xiàn)接觸角的簡單測量以來,接觸角測量儀歷經(jīng)了四代發(fā)展。從量角器,到數(shù)碼量角器(1980年代開始的圓擬合、橢圓擬合算法),標準型接觸角測量儀(1990年代,以A.W.Neumann為代表的Young-Laplace方程擬合技術(shù),以及商業(yè)化的Song-Bihai和hansen團隊為主的商業(yè)化的接觸角測試儀)到的阿莎算法(ADSA-RealDrop)的3D接觸角測量儀技術(shù)。
在商業(yè)化的接觸角測量儀中,以滾動角的測量或動態(tài)接觸角的測試為關(guān)鍵。以來,商業(yè)化的接觸角測量儀以靜態(tài)的接觸角測量為主,考慮的重點或表征固體樣品性質(zhì)的重點在于親疏水程度這樣的簡單測試。因而,在儀器的硬件設(shè)計方面以低精度、滿足要求的機械結(jié)構(gòu)為主,忽視接觸角測量的本質(zhì)要求。目前商業(yè)化的接觸角測量儀以德國的儀器為代表,在升降機械中采用了齒輪齒條結(jié)構(gòu),取消樣品臺的二維水平調(diào)整,標準配置沒有滾動角機構(gòu)。因而,在測試操作中經(jīng)常出現(xiàn)背景噪聲(背景昏暗的情況,測試點找不到)。部分接觸角測試儀廠家通過軟件的預(yù)處理技術(shù),實現(xiàn)了自動測量昏暗條件下的液滴的目標,然后宣稱這項技術(shù)為其獨門技術(shù)。這種宣傳本身就存在誤導(dǎo)性,其一,這種情況出現(xiàn)本身就是其硬件設(shè)計不合理造成的,硬件的不合理事實上除了看不到接觸點外,還有水平度不好時角度的偏差,視角不同時角度的偏差等等。其二,在其他儀器廠商提供二維水平調(diào)整功能的樣品臺時,接觸角的兩個接觸點很容易看到,背景可以實現(xiàn)沒有噪聲時,預(yù)處理功能本身就成了不應(yīng)該被重點強調(diào)的功能。如美國科諾提供了像photoshop個樣的背景摳圖功能、魔術(shù)棒功能、圖像曲線處理功能等等,這些功能是一個圖像測試軟件本身應(yīng)該具有的功能。
美國科諾由于提供了阿莎算法(ADSA-RealDrop),因而是商業(yè)化的接觸角測量儀中將滾動角作為標準配置而非選配件的廠商。在市場的技術(shù)推廣過程中,美國科諾以軟件和硬件相結(jié)合的方式向客戶宣傳如何測好滾動角和前進、后退角。動態(tài)接觸角的測量,同樣不能采用簡單的切線法或橢圓擬合法分析相應(yīng)的角度值,而應(yīng)結(jié)合界面化學的原理進行分析測試。目前符合界面化學原理的測試接觸角的方法為阿莎,Young-Laplace方程擬合法由于無法實現(xiàn)非軸對稱測量(算法公式是沒有將重力進行傾角修正,因而測試算法存在需要改進的地方)。而硬件只是為實現(xiàn)阿莎算法提供的技術(shù)保障。
在硬件設(shè)計方面,美國科諾標準的接觸角測量儀通常僅能夠?qū)崿F(xiàn)98度左右的旋轉(zhuǎn)角度。相對于其他廠家宣稱的360度旋轉(zhuǎn)來講,看起來指標項無法滿足要求。但是,360度旋轉(zhuǎn)滾動角平臺的宣傳點僅僅是講理論上可以實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn),但是,由于接觸角測試儀的進液部分設(shè)計缺陷,通常情況下無法實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)的。如下所示:
為此,美國科諾在便攜式接觸角測量儀SL250型上面進行了改進,實現(xiàn)了滾動角的360度旋轉(zhuǎn)。如下圖所示。
同時,我們?yōu)槟峁┝苏嬲?D接觸角測量功能。