接觸角儀是一種通過測量液體在固體表面形成的接觸角，分析固體表面潤濕性能、表面能及界面相互作用的精密光學(xué)儀器，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)工程、生物醫(yī)藥、電子制造等領(lǐng)域，是評估材料表面特性的核心工具之一。

　　其工作原理基于“潤濕現(xiàn)象”：當(dāng)一滴液體（如蒸餾水、乙醇）滴落在固體表面時(shí)，液體與固體、液體與氣體的界面會(huì)形成特定角度，即“接觸角”。接觸角的大小直接反映固體表面的潤濕能力——通常接觸角＜90°時(shí)，液體能在固體表面鋪展，說明固體表面親液（如親水的玻璃表面）；接觸角＞90°時(shí)，液體呈球狀聚集，說明固體表面疏液（如疏水的荷葉表面、防水涂層表面）。

　　接觸角儀的詳細(xì)操作步驟：

　　一、設(shè)備準(zhǔn)備與校準(zhǔn)

　　環(huán)境控制

　　將儀器放置在干燥、無風(fēng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，避免氣流干擾液滴形態(tài)。

　　保持室溫穩(wěn)定（如23±2℃），濕度控制在50±5%RH，減少環(huán)境波動(dòng)對測量結(jié)果的影響。

　　設(shè)備初始化

　　接通電源并啟動(dòng)專用分析軟件，通過光源旋鈕調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度至視野清晰無眩光。

　　使用水平儀校準(zhǔn)載物臺(tái)，確保液滴形成時(shí)不受傾斜干擾。

　　校準(zhǔn)儀器

　　使用標(biāo)準(zhǔn)表面（如已知接觸角的聚四氟乙烯）或標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整光源、相機(jī)位置及焦距，確保圖像清晰、角度測量準(zhǔn)確。

　　零點(diǎn)校準(zhǔn)：在無樣品狀態(tài)下，調(diào)整軟件使接觸角顯示為0°。

　　二、樣品與液體準(zhǔn)備

　　樣品處理

　　塊狀固體：切割為2cm×2cm平整表面，用無塵布蘸取異丙醇清潔后自然干燥。

　　薄膜材料：裁剪成5cm×5cm規(guī)格，通過雙面膠帶固定于載玻片中央。

　　粉末樣品：采用專用壓片機(jī)在10MPa壓力下保持30秒，制成直徑13mm的致密圓片。

　　易吸濕樣品：在濕度<40%的干燥箱中完成測試，避免表面狀態(tài)變化。

　　液體準(zhǔn)備

　　選擇適合測試的液體（如去離子水、二碘j烷），確保其性質(zhì)和溫度適合所需測量。

　　使用微量注射器或液滴分配器吸取液體，排除針管內(nèi)空氣（如將針頭朝上擠壓活塞），防止液滴體積不準(zhǔn)確。

　　三、安裝樣品與調(diào)整參數(shù)

　　樣品放置

　　將樣品固定在測試儀的臺(tái)面上，使用三點(diǎn)定位法調(diào)整位置，確保液滴落點(diǎn)位于視場中心且與樣品邊緣保持5mm以上安全距離，避免邊緣效應(yīng)。

　　參數(shù)設(shè)置

　　通過儀器面板或軟件界面設(shè)置測試參數(shù)，如液滴體積（通常為0.6-1.0μL）、測量時(shí)間、環(huán)境溫濕度等。

　　選擇測量方法（如座滴法、俘虜氣泡法），并調(diào)整相機(jī)焦距及光圈亮度，確保液滴輪廓清晰無鋸齒狀畸變。

　　四、生成液滴與捕捉圖像

　　液滴生成

　　使用微量注射器或液滴分配器在樣品表面形成液滴。

　　順時(shí)針旋轉(zhuǎn)微米頭推進(jìn)活塞，當(dāng)液滴體積達(dá)到設(shè)定值時(shí)暫停，液滴應(yīng)呈現(xiàn)規(guī)則球冠狀，液-氣界面清晰無衛(wèi)星滴。

　　液滴轉(zhuǎn)移

　　緩慢抬升載物臺(tái)（速度控制在0.5mm/s）使液滴與樣品表面接觸，接觸后立即下降載物臺(tái)至液滴完q脫離針頭，此過程需在8秒內(nèi)完成以防止液滴蒸發(fā)。

　　圖像捕捉

　　在液滴接觸樣品后10秒內(nèi)完成圖像凍結(jié)操作，確保圖像清晰、高分辨率，以便后續(xù)分析。

　　五、測量接觸角與數(shù)據(jù)分析

　　角度測量

　　全自動(dòng)模式：軟件自動(dòng)識(shí)別三相接觸點(diǎn)并生成擬合曲線，計(jì)算接觸角值，適合表面均勻性>95%的樣品。

　　手動(dòng)模式：使用十字光標(biāo)依次標(biāo)記液滴左端、右端及頂點(diǎn)坐標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算切線夾角，適用于表面粗糙度Ra>0.8μm的異質(zhì)材料。

　　動(dòng)態(tài)接觸角測試（可選）

　　啟用自動(dòng)傾斜臺(tái)功能，以0.5°/s速率旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)，同步記錄前進(jìn)角與后退角變化曲線，滾動(dòng)角判定標(biāo)準(zhǔn)為液滴開始滑動(dòng)時(shí)的臨界角度。

　　結(jié)果記錄

　　記錄測量結(jié)果，包括接觸角的數(shù)值、測試條件（如溫度、濕度）、樣品信息等。

　　根據(jù)需要生成報(bào)告或保存數(shù)據(jù)以備將來參考，數(shù)據(jù)溯源需涵蓋環(huán)境溫濕度記錄及樣品批次信息。

　　六、清理與維護(hù)

　　儀器清理

　　測試完成后，使用干凈的棉布或紙巾清潔儀器表面，確保無殘留物。

　　對于測試過有機(jī)試劑的儀器，需采用異丙醇超聲清洗5分鐘，隨后用氮?dú)獯祾哚橆^內(nèi)部。

　　儀器維護(hù)

　　根據(jù)制造商的建議定期維護(hù)儀器，包括檢查光源、相機(jī)等部件的工作狀態(tài)，以及進(jìn)行必要的校準(zhǔn)和調(diào)整。

　　設(shè)備關(guān)機(jī)前運(yùn)行自檢程序，確認(rèn)光源強(qiáng)度衰減率<0.5%/月，載物臺(tái)水平度偏差<0.02°，CCD像素壞點(diǎn)率<0.001%。