簡(jiǎn)述接觸角測量?jì)x及水滴角測量?jì)x的缺陷、Z基本設計理念及核心技術(shù)。

一、接觸角測量?jì)x或水滴角測量?jì)x與數碼量角器的誤區。

接觸角測量?jì)x是指采用界面化學(xué)原理中Young-Laplace方程及其變體，采用液體作為探針物體，采用光學(xué)攝像的原理對固體材料進(jìn)行物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析的分析儀器，分析的終結果以接觸角、表面自由能、粘附功等數值呈現。區別于普通的數碼量角器的簡(jiǎn)單的圓擬合、橢圓擬合或切線(xiàn)法等幾何算法的光學(xué)測量?jì)x器的是，接觸角測量?jì)x具有非常顯著(zhù)的基礎，即通過(guò)分析液滴輪廓并擬合至Young-Laplace方程曲線(xiàn)，終分析得到接觸角值。因而，普通的數碼量角器僅僅是量測幾何意義上的輪廓的切線(xiàn)夾角角度，不考慮界面化學(xué)性質(zhì)以及重力影響等顯然存在的因素，因而具有測值理論參考依據不足、測值重復性差、精度差等明顯的缺陷。事實(shí)上，商業(yè)化的低價(jià)的所謂的“接觸角測量?jì)x”廠(chǎng)商目前均以數碼量角器為主，而不是根本意義上的接觸角分析與測量。在中國日益重視核心技術(shù)，重視創(chuàng )造性的研發(fā)精神的當下，數碼量角器所得到的數據的科學(xué)依據不強時(shí)，其數據的可參考性不足，也將非常明顯的影響著(zhù)終的研發(fā)成果的成功。

而水滴角測量?jì)x則特指采用蒸餾水或超純水作為探針液體，用以評估固體的物理化學(xué)性質(zhì)（接觸角、表面自由能、粘附功）的分析測量?jì)x器。同樣地，水滴角測量?jì)x也依據界面化學(xué)的性質(zhì)并對固體進(jìn)行清潔度、粗糙度、表面張力、粘附力、氫鍵力、色散力、極性力等進(jìn)行綜合評估。顯然，與普通的圓擬合或橢圓擬合的數碼量角器也存在明顯的區別。

很多用戶(hù)在選購接觸角測量?jì)x或水滴角測量?jì)x時(shí)，通常的*認識或先入為主的認為，我們僅僅是想簡(jiǎn)單的測試一下接觸角值而已。對于整體預算通常2-4萬(wàn)元甚至更低。對于此，我們的建議是：（1）對于要求不高的用戶(hù)或使用者而言，我們建議采購上海梭倫入門(mén)級的接觸角測量?jì)x，SL250系列或SL150系列水滴角測量?jì)x。該系列儀器擁有區別于數碼量角器的真正接觸角測量?jì)x的阿莎算法、樣品臺面和鏡頭各自獨立微分頭控制水平調整機構、紅寶石球校準工具（一年校準一次）以及彩色高速攝像機；（2）對于真正只是想測試幾個(gè)數據的用戶(hù)，我們建議借用我們的儀器即可。我們不建議用戶(hù)盲目的采用數碼量角器，雖然便宜，但是，數據的可信度、精度在基本的科學(xué)依據都沒(méi)有的時(shí)候，我們認為沒(méi)有必要再次化時(shí)間成本去幫這些數碼量角器作一些驗證性的評估。終結果一定是再次驗證了數碼量角器真的不能應用于“接觸角”這樣的分析，兩種儀器還是有本質(zhì)區別的。所以，在明顯科學(xué)理論就已經(jīng)確認了數碼量角器的測值所*，我們還是尊重科學(xué)，采用哪怕簡(jiǎn)單的基于Young-Laplace方程的接觸角測量?jì)x也遠好于數碼量角器。

二、接觸角測量?jì)x或水滴角測量?jì)x設計的以來(lái)的大誤認：我們真的很難找到固體材料可以實(shí)現軸對稱(chēng)的液滴輪廓的。

自1943年Zisman團隊提出量角器測試接觸角的概念以來(lái)，直至20世紀80年代A.W.Neumann教授團隊提出奠定了現代接觸角測量的Young-Laplace方程擬合算法以來(lái)，所有的理論假設均是接觸角測量時(shí)，液滴形態(tài)是軸對稱(chēng)的。但是，事實(shí)上的情況卻是，由于：

（1）表面粗糙度；（2）化學(xué)多樣性；（3）異構性等因素

在存在，幾乎沒(méi)有一個(gè)固體樣品的表面是呈現各個(gè)視角條件下是軸對稱(chēng)的。這就像很難存在光滑的表面一樣。如下所示：

如下面一系列的示例圖片所示，在采用頂視視角條件下拍攝下來(lái)的液滴圖片中，很少能夠形成正圓形的圖片。

從如上一系列頂視法的接觸角測量圖譜中可以很明確的看出：

1、從材料本身來(lái)講，很難找到表面不存在粗糙度、化學(xué)多樣性或異構性的樣品。而正是由于這些因素的影響，很難出現接觸角液滴從頂視時(shí)呈現正圓的圖像。

2、3D接觸角測量是表征材料物理化學(xué)性質(zhì)的方法。而3D接觸角的基本的要求是能夠分析接觸角值的左、右區別。

3、通過(guò)阿莎算法（ADSA－RealDrop）對于左、右角度值的評估，可以判斷材料本身的接觸角滯后現象或3D接觸角現象。

4、樣品臺或樣品上表面的傾斜情況同樣會(huì )影響液滴左、右角度值的變化。因而，從硬件要求來(lái)講，樣品臺面獨立調整水平的要求度會(huì )非常高，而不能夠僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單的四腳調整水平功能實(shí)現樣品臺面的調整，這個(gè)是不講科學(xué)的做法。

5、頂視法（ADSA－D）的應用局限性在于無(wú)法采用哪個(gè)位置的直徑或相關(guān)參數估算出邊界條件中的體積值，因而，常規的平均體積法原則或小二乘后體積估算原則在分析ADSA－D算法的接觸角值時(shí)存在一定的缺陷。ADSA－D是理想條件下的接觸角分析。與常規的Young-Laplace方程擬合法（軸對稱(chēng)或ADSA－P）一樣，無(wú)法作為現代接觸角算法來(lái)對待。

6、從目前為止來(lái)講，鏡頭俯視以樣品臺面的傾斜均會(huì )明顯影響接觸角分析結果6－9%甚至更高。而二維條件的玻璃校準板無(wú)法檢測出3D狀態(tài)下的接觸角測量?jì)x器的性，同時(shí)，大部分接觸角測量?jì)x即使采用了3D紅寶石球工具校準儀器，但由于缺少如上4所提及的樣品臺面以及鏡頭各自獨立的微分頭控制二維水平調整結構，因而，這些儀器是根本無(wú)法校準。只能是加工成什么精度就是什么精度，且這個(gè)精度無(wú)從考評，無(wú)法其他什么。

綜合如上，我們的結論很明顯，上海梭倫的接觸角測量?jì)x，嚴格遵循界面化學(xué)領(lǐng)域接觸角分析的非軸對稱(chēng)接觸角原理提出了阿莎算法，并基于阿莎算法，提出的側視和頂視不同的分析方法，并將測試接觸角的成像歸為采用側視為主。進(jìn)而，我們提出了一套包括樣品臺面和鏡頭微分頭二維控制的高精度調整結構、彩色高速攝像機、紅寶石檢定工具等等硬件結構的基本的解決方案。這個(gè)方案是目前為止比較科學(xué)、合理、的測量接觸角，甚至是3D接觸角的方案。

三、阿莎算法（ADSA-RealDrop）以及依據阿莎算法核心理念設計的接觸角測量?jì)x，甚至3D接觸角測量?jì)x，才是真正的體現

阿莎算法的之處在于非軸對稱(chēng)分析技術(shù)，在于提升了側視條件下分析接觸角測量的精度，應用范圍，數據可靠性等。因而，對于真正意義的的接觸角測量?jì)x或水滴角測量?jì)x，可能的要求必須包括：

1、樣品臺面及鏡頭各自獨立的微分頭控制結構；

2、彩色攝像機；

3、遮光板以及UV過(guò)濾；

4、紅寶石球3D接觸角測量?jì)x校準工具。

在預算足夠的情況下，選購3D接觸角鏡頭或3D接觸角分析模塊。

當然，所有的一切應在阿莎算法為基礎。阿莎算法對于接觸角測量?jì)x或水滴角測量?jì)x而言是本，而其他的均是接觸角測量的末，不能本末倒置。

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