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| 为什么要测表面张力及接触角，如何使用CAM200来实现 |
为了提高我们在未来的生活质量和保护环境，开发新的表面工程材料和产品已成为当今科学
研究众多领域的重点。准确的表征材料表面和液体的性能对于开发新的性能更好、质量更佳
的产品是至关重要的。对接触角和表面/界面张力进行测量，可以更好地理解固/液、液/液之
间的相互作用。这些相互作用对于理解固体表面的粘接性、材料润湿性、生物相容性、润滑
性，以及液体的浸润、洗涤性、扩散和吸附十分重要。在采用现代复杂的表面工程技术进行
开发和改进液固表面时，接触角和表面/界面张力的测量手段可以提供所需要的信息。
接 触 角
接触角θ是一个由液、气、固三相交界的边缘形成的角度。如图所示，液滴的形状是由三相
的界面张力控制的。θ是一种液体相对一种固体的润湿性的定量表征，也可以用于表面处理
和表面清洁的质量控制手段。
表 面 张 力
表面张力γ的产生，是因为液体内部的分子受到各个方向的同等引力，而表面的分子受到的
朝液体方向的力大于朝空气方向的力。因此就发生表面的自发收缩。对于洗涤、润湿、乳化
和其它表面相关问题，γ可以特别灵敏的进行表征。
静态 和 动态接触角
一个附着在固体基面上的液滴就会产生静态接触角。静态接触角的值取决于相互作用的影响。
另一种方法是确定动态接触角。如果三相（液/固/蒸汽）边界是运动的，则产生的接触角称为
前进接触角和后退接触角。通过公式来拟合液滴的形状，并计算在三相边界线上的切线斜率，
就可以得到接触角。
悬 滴 法
悬滴法提供了一种十分简便的途径，来确定一种液体（气/液界面）的表面张力，或者两种液
体（液/液界面）之间的界面张力。采用悬滴法，通过分析在注射管尖悬挂的液滴形状来确定
表面/界面张力。CAM 200 将Young-Laplace 方程应用于液滴图像，以计算表面和界面张力。
这种技术特别精确，并能够在上升的温度和压力下进行。
如何使用CAM 200 测量接触角和表面张力 ?
CAM 200 通过分析液滴的形状来确定静态或动态接触角、液体的吸附和表面/界面张力。真
正32 位的图像分析软件，基于WINDOWS95/98/NT 操作系统。对于通过光学技术精确测量
接触角和表面/界面张力，有两个关键因素：图像质量和图像分析方法。
图像质量取决于光源、透镜和仪器的图像获取。CAM 200 采用一种独特的单色闪光灯，产生高质量的图像且极少的样品发热。其远焦镜头和高精度的CCD 照相机确保获取和送入软件
的图像不发生变形或模糊。
图像分析是指对存储在计算机内的图像进行分析。液滴剖面图取自存储的图像且具有高像素
精确度。然后将这个剖面图按照Young-Laplace 方程进行拟合。整个拟合曲线可用于计算接
触角或表面张力。这种处理方法比传统的液滴图像参数计算方法具有一个重要的优点。
Circular 法、多项式法和Bashford-Adams 法（软件也可以实现这些计算方法）仅使用液滴剖
面图的部分进行分析，常常会产生错误的结果，特别是对于大液滴的接触角更是如此。
软件计算下列参数：
静态或平衡接触角
前进和后退接触角
附着液滴（气泡）表面张力
吸附
润湿
液滴体积
液滴基线长度
九种表面自由能计算方法：
Zisman；WORK；Extended
Fowkes；Wu；Acid-Base；
Equation of State；Simple
Fowkes；Schultz 1；Schultz 2
悬滴（气泡）表面/界面张力
静态和动态表面/界面张力
临界胶束浓度
乳液和泡沫的稳定性
表面活性剂、蛋白质或聚合物在界面上的
吸附和竞争
界面流变性能表征
界面面积的控制收缩或膨胀（正弦、线性、
阶跃和锯齿） |
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