[发明专利]一种测量前进接触角和后退接触角的装置

说明书

本发明提供了一种测量前进接触角和后退接触角的装置，包括，底座、升降台架、电机、联轴器、旋转下轴、扭杆、旋转上轴、旋转平板、移动台架、相机、冷光源灯。本发明取得的有益效果有，1、由电机、旋转下轴、扭杆、旋转上轴、两个相同的转动角度测量传感器构成的正负助力系统能够提供正负助力，提高测量的精度和保证测量的重复性。2、测量操作简单、精度高并且解决了倾斜板中液滴在重力的作用下难以发生移动的问题。3、由转动角度测量传感器、移动台架、相机、冷光源灯等组成的相机和冷光源自动跟随系统能够跟随旋转的液滴转动拍摄液滴的形状变化，找到临界点角度，记录临界点转速。

技术领域

本发明涉及一种能够测量接触角的装置，特别是涉及一种测量前进接触角和后退接触角的装置。

背景技术

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。

杨氏方程中的接触角是假定固体表面平坦光滑、化学均匀、各相同性，固—液—气三相达到热力学平衡状态下的接触角，也称之为静态接触角，即固—液—气三相接触线静止未发生移动的接触角。

但实际的固体表面在一定程度上可能存在粗糙不平、化学组成不均一，受污染等多种情况，这就使得实际接触角并非如杨氏方程所预示的取值唯一。而是在相对稳定的两个角度之间变化，这种现象被称为接触角滞后现象。上限为前进接触角θA，下限为后退接触角θR。通常定义，液—固界面取代气—固界面后形成的接触角叫前进接触角；而气—固界面取代液—固界面形成的接触角叫后退接触角。

以通过测量一液体在固体表面形成的液滴的接触角的大小，不但可衡量该液体对固体表面润湿性的好坏的程度，同时也能间接了解和获得液/固和固/气界面相互作用的信息和参数，因为它们无法直接测定(能直接测量的只有液/气或液/液间的相互作用参数)。

现有的用于测量动态接触角的主要是座滴法，座滴法主要有两种，加减液滴法和倾斜板法。

加减液滴法，就是在形成液滴后，再继续以很低的速度往液滴加入液体，使其体积不断增大。开始时，液滴与固体表面的接触面积并不发生变化，但接触角渐渐增大。当液滴的体积增大到某一临街值时，液滴在固体表面的三相接触线发生往外移动，而在发生移动前瞬间的接触角，被称为前进角。在此之后，接触角基本保持不变。反之如果从一形成的液滴不断地以很低的速度把液体移走，使其体积减小。开始时，液滴与固体表面的接触面积也并不发生变化，但接触角渐渐减小。当液滴的体积减小到一定值时，液滴在固体表面的固/液/气三相接触线开始往里移动。在发生这一移动前夕的接触角，就是后退角。在此之后，接触角也应基本保持不变。但是，由于这一过程中一般都有针头/毛细管的卷入以加入/移走液体，针头/毛细管的直径一定要(与液滴相比)足够小，并且由于过程中针头/毛细管的卷入，使得液滴一般不再呈现中心轴对称，也不再能被看作是圆或椭圆的一部分，所以基于Young-Laplace或圆或椭圆方程式的计算方法都将遇到困难，带来较大误差。