[发明专利]基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法及系统，包括：获取液滴静置于待测超疏水固体表面的图像；根据液滴静置于待测超疏水固体表面的图像，确定液滴的轮廓线和液滴与待测超疏水固体表面的基线；根据基线与轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；拟合多个关键点形成局部拟合圆；根据局部拟合圆、基线、三相接触点的位置，得到待测超疏水固体表面的静态接触角。本发明基于接触角测量的基本原理，有效的提高了超疏水固体表面的静态测量角的准确性。

技术领域

本发明涉及表面及界面测量方法技术领域，特别涉及一种基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法及系统。

背景技术

表面和界面的润湿过程，有着非常重要的应用价值。在1997年，Neihuis和Barthlott首次给出了荷叶表面自清洁的原理。自此以后，以荷叶为代表的植物表面的自清洁特性引起了人们极大的关注，这些表面具有超疏水特性，与水的接触角大于150°，液滴在表面的滚动角小于10°。这类表面具有非常特别的“荷叶特性”，其表面具有非常丰富的微纳米结构，液滴和表面的接触面积非常小。在外界微小的扰动下，液体很容易从表面滚落。在滚落的过程中，亲水性的污秽物质会粘附在液滴表面被一起带走。

这种特殊的润湿特性在很多领域有非常广阔的应用空间，从目前的研究和应用来看，超疏水的表面具有良好的防污，自清洁特性。可以广泛的应用于建筑外墙和户外的重要设备表面，大大降低污秽沉积所引起的设备性能的下降。具有特殊结构的表面，可以减少表面的覆冰量和覆冰粘接强度，起到防覆冰的效果，减少大面积覆冰所导致的灾难。金属材料的氧化特性往往和环境的湿度有密切的关系，采用超疏水隔绝液体的涂层可以有效的提升防腐蚀的性能。除此之外，超疏水表面在液-固界面减阻、油水分离、微流体控制等方面也有非常广阔的应用空间。

对于超疏水的表面的评价方法，目前主要的测量方法有静态接触角法，接触角滞后法和滚动角法。目前主要的静态接触角的测量的拟合方法有，圆拟合法、椭圆拟合法、Laplace-Young方法、正切拟合法等。但是目前这些方法在测量超疏水表面静态接触角的过程中，存在拟合欠拟合或过拟合的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法。该基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法基于接触角测量的基本原理，有效的提高了超疏水固体表面的静态测量角的准确性。

本发明的另一个目的在于提出一种基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量系统。

为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法，包括：获取液滴静置于待测超疏水固体表面的图像；根据所述液滴静置于待测超疏水固体表面的图像，确定所述液滴的轮廓线和所述液滴与待测超疏水固体表面的基线；根据基线与所述轮廓线，确定三相接触点的位置；识别在轮廓线上的多个关键点；拟合所述多个关键点形成局部拟合圆；根据所述局部拟合圆、基线、三相接触点的位置，得到待测超疏水固体表面的静态接触角。

根据本发明的基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法，通过液滴静置于待测超疏水固体表面的图像，得到液滴的轮廓线和液滴与待测超疏水固体表面的基线，再通过基线和轮廓线，确定三相接触点，得到超疏水固体表面、液滴、空气相接触的点，通过轮廓线上的关键点拟合得到局部拟合圆，从而得到待测超疏水固体表面接触角，这样通过三相接触点处的局部拟合圆与液滴轮廓线相匹配，从而有效的提高了超疏水固体表面的静态测量角的准确性。

另外，根据本发明上述实施例的基于局部圆拟合的超疏水固体表面接触角测量方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，根据最小二乘圆拟合法，拟合所述多个关键点形成局部拟合圆。