[发明专利]一种水滴在固体表面接触角的计算方法

说明书

本发明属于固体表面润湿性领域，具体为一种水滴在固体表面接触角的计算方法。本发明的目的是提供一种水滴在固体表面接触角的计算方法，可以迅速可靠的计算水滴在固体表面接触角。一种水滴在固体表面接触角的计算方法，包括以下步骤：(1)获取SEM图像；(2)将M×M像素灰度图像，分割成r×r个网格；(3)像素灰度级数值为0‑255，将其平均分割为1‑r共r个空间；(4)获取步骤(2)中，第(i,j)个网格中最大灰度值和最小灰度值；(5)计算所有网格空间差之和；(6)计算出对应的N_M/r；(7)应用最小二乘法直线线性拟合log₁₀(M/r)和log₁₀(N_M/r)；(8)计算表面接触角。本发明设计了一种全新的适用范围广的水滴在固体表面接触角的计算方法。

技术领域

本发明属于固体表面润湿性领域，具体为一种水滴在固体表面接触角的计算方法。

背景技术

润湿性(wettability)是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性，对片剂、颗粒剂等固体制剂的崩解性、溶解性等具有很重要的意义。润湿(Wetting)是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。固体的润湿性用接触角表示，当液滴滴在固体表面时，润湿性不同可出现不同形状。液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角。接触角最小为0°，最大为180°。接触角越小，则固体的润湿性越好。

接触角(contact angle)是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。接触角现有测试方法通常有两种：其一为外形图像分析方法；其二为称重法。后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪。但目前应用最广泛，测值最直接与准确的还是外形图像分析方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种水滴在固体表面接触角的计算方法，可以迅速可靠的计算水滴在固体表面接触角。

一种水滴在固体表面接触角的计算方法，包括以下步骤：

(1)采用热场发射电子显微镜，获取SEM图像并以M×M像素灰度图像的形式进行存储；

(2)将M×M像素灰度图像，按照长度M/r像素分割成r×r个网格，M/r为整数；

(3)像素灰度级数值为0-255，将其平均分割为1-r共r个空间；

(4)获取步骤(2)中，第(i,j)个网格中最大灰度值和最小灰度值；

最大灰度值处于步骤(3)中第k个空间，

最小灰度值处于步骤(3)中第l个空间，

计算第(i,j)个网格中空间差为a(i,j)＝k-l+1；

(5)计算所有网格空间差之和：

(6)分别取不同长度的M/r，计算出对应的N_M/r；

(7)应用最小二乘法直线线性拟合log₁₀(M/r)和log₁₀(N_M/r)，获得斜率X；

(8)计算表面接触角Y＝0.1836×X^6.537+5.675。

作为优化，分别取M/r的长度为2,4,8,16,32,64,128和256，计算出对应的N_M/r。SEM图像通过放大倍数为5000倍的热场发射扫描电子显微镜获得。

本发明设计了一种全新的适用范围广的水滴在固体表面接触角的计算方法。该方法通过电子显微镜获得SEM图像，并通过专门的算法计算获得水滴在固体表面接触角，相对于润湿天平或渗透法接触角仪，本算法的可靠性，计算效率更高。

具体实施方式