俯視法接觸角測量儀測定接觸角的方法有哪些？

通過俯視法從上方拍攝液滴來測定接觸角的方法主要有三種：a）通過測量CD基于球面模型的俯視法； b）基于對液滴頂點周圍液滴曲率的測量的俯視法； c）基于Laplace-Young模型的俯視法。這三種方法都有一個共同點，那就是必須知道液滴的體積。

       方法a)和b)都基于球體模型，這意味著假設(shè)液滴只是球體的一部分，并且其曲率半徑是恒定的，而與液滴輪廓的位置無關(guān)。 這是一個非常粗略的近似值，類似于在側(cè)視法測量中使用的所有基于球形模型的計算方法。 這些方法僅對于具有低接觸角的小液滴提供了合理的結(jié)果，并且在大多數(shù)情況下，僅適用于水作為測試液體。 方法誤差隨著液滴體積和接觸角值的增加以及所用測試液體的毛細管常數(shù)α的減小而增加。 在所有常見的測試液體中，水的α值大，因此接近球形模型假設(shè)。這兩種方法不能用于大于90度的接觸角，因為誤差會太大。 此外，方法b) 給出的方法被限制在90度以下接觸角的非常窄的范圍內(nèi)，并且在操作上非常麻煩。

       方法c)是基于Laplace-Young 方程，該方程描述了座滴靜態(tài)平衡時的表面/界面邊界（請參見下側(cè)的方程和圖片）。液滴的外形由參數(shù)α和 b決定，其中α是系統(tǒng)的毛細管常數(shù)，b是液滴頂點O處的曲率半徑。

       對于給定的液體，例如水，已知α，因此液滴的體積V是b及其高度H的函數(shù)。每對（b, H）對應(yīng)CD和MD的特定值，CD和MD分別是液滴的接觸直徑和大直徑。對于接觸角在90度以下的液滴，可以從上方看到并測定CD，而對于接觸角在90度以上的液滴，可以看到并測定MD。有了通過實驗測定的CD或MD數(shù)值，就可以計算出它們對應(yīng)的（b, H）對。隨后，利用b, H 和 α的值，可以明確地計算出三相接觸線（基線）處的接觸角。對于給定的α和V，在數(shù)學上不可能同時對應(yīng)（b, CD）對和（b, MD）對，因為只能對應(yīng)它們中的一個。因此，軟件可以自動識別通過從上方成像而確定的液滴直徑是CD還是MD。

       由此，通過液滴的體積及其毛細常數(shù)α，可以借助于圖像分析從上方測量液滴直徑來確定接觸角。該方法既適用于小于90度，也適用于大于90度的接觸角。

       如上所述，MOB是基于Laplace-Young模型的，它精確地考慮了引力效應(yīng)和界面張力。 因此， MOB方法在測試液體的種類、液滴體積和接觸角數(shù)值等方面沒有局限性。