[发明专利]一种固体表面液滴接触角的测量方法及装置

摘要

一种固体表面液滴接触角的测量方法及装置，用于测量不同介质和大小的液滴在固体表面上的接触角。该方法根据液滴体积和接触角的一一对应性，得到多个对应于不同接触角的液滴轮廓，从而建立一个用来存储不同液滴轮廓的数据库。测量时，将样品固定在隔震平台上，利用微量注射器将已知容积的液体滴在样品表面上，当液滴达到平衡后，利用光学成像系统、CCD摄像头和计算机获取样品平面上的液滴形态图像，并通过计算软件利用图像匹配的方法对液滴形状进行处理和分析，计算得到液滴的接触角，把实验测量得到的液滴轮廓和数据库中的液滴轮廓做匹配，确定对应的接触角。与已有方法相比，该方法考虑了液滴体积和重量的影响，测量精度有所提高。

主权项

1、一种固体表面液滴接触角的测量方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)在重力作用下，位于样品表面上的静止液滴上的任意一点都满足下式方程：ρgw+ΔP0=[w′′(1+w′2)3/2+w′1+w′21r]γLV---(1)]]>方程(1)中ρ代表被测液滴的密度；g代表重力加速度；w代表纵坐标轴的的值，r代表横坐标的值，w′＝dw/dr，w″＝d²w/dr²，ΔP₀代表液滴内外压强差，γ_LV代表液滴的表面张力系数；2)根据液滴体积和接触角的一一对应关系，对于不同的液滴表面张力系数、液滴密度和体积，利用数值方法求解方程(1)，得到多个对应于不同接触角的液滴轮廓，从而建立一个用来存储不同液滴轮廓的数据库；3)利用微量注射器将液体滴在样品表面上，得到已知容积的被测液滴，当被测液滴达到平衡后，利用CCD摄像头和计算机获取样品平面上的被测液滴的形态图像；4)利用图像分析的方法对被测液滴形态图像进行自动识别，得到该被测液滴轮廓上各点的坐标值；5)输入被测液滴的表面张力系数、密度、体积和接触角测量范围；6)根据输入参数，从数据库得到的液滴轮廓中得到一系列的坐标值(X_i，Y_i)，其中横坐标X_i与被测液滴实际轮廓的横坐标值x_i相等，即X_i＝x_i；7)定义误差函数F=Σi=1n(Yi-yi)2,]]>Y_i和y_i分别代表数据库得到的液滴轮廓及实际液滴轮廓的纵坐标值，对于给定不同的接触角，由计算得到的轮廓与测量值的匹配程度不同，所以误差函数F的值也不同，其中误差最小的代表与真实液滴的轮廓最为匹配，它所对应的接触角就是液滴与样品表面接触的真实接触角。