光学接触角测量仪通过高分辨率成像与图像分析技术,精准测定液滴在固体表面的接触角,从而评估材料的润湿性、清洁度、涂层均匀性或表面能,广泛应用于新材料研发、半导体、生物医学及质检领域。光学接触角测量仪的测量精度可达±0.1°,但对操作细节敏感。只有规范使用,才能确保数据真实可靠。

一、实验前准备:环境与样品处理
环境控制:在无振动、无气流、恒温(23±2℃)、低湿度(<60%RH)的实验台操作,避免液滴蒸发或晃动;
样品清洁:待测表面需清洗(如超声清洗+等离子处理),去除油污、灰尘或氧化层,确保表面均一;
液体选择:常用去离子水、乙二醇,液体需新鲜、无气泡,注射针头洁净无残留。
二、设备校准与参数设置
水平校准:使用内置电子水平仪或外置水平尺,调节底座脚螺丝,确保样品台绝对水平;
镜头对焦:放置标准校准片(如已知角度的硅片),调整变焦与光源亮度,使液滴轮廓清晰锐利;
软件设置:
选择合适算法(Young-Laplace拟合适用于高精度,切线法适用于快速筛查);
设定帧率(静态测量1-5fps,动态前进/后退角可设高速录像);
启用自动基线识别,减少人为误差。
三、液滴沉积与图像采集
针头定位:将微量进样针垂直对准样品表面,针尖距表面约1-2mm;
液滴体积控制:通常2-5μL(过大易铺展,过小易蒸发),使用高精度注射泵确保重复性;
平稳释放:缓慢推出液滴,避免冲击导致初始形变;
即时拍摄:液滴接触表面后1-3秒内完成图像捕捉(尤其对吸水性材料);
多点测量:同一材料至少测5个不同位置,取平均值,排除局部缺陷干扰。
四、数据处理与结果验证
手动修正:若自动拟合偏差大,可微调基线或轮廓点;
记录环境参数:同步标注温度、湿度、液体批号及样品处理方式;
交叉验证:对关键样品,可结合表面能计算或多液体法(OWRK模型)提升可信度。