测量液滴接触角的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105571993A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201511001335.6(22)申请日2015.12.28(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人郑泉水吕存景谢博李延深(74)专利代理机构北京博雅睿泉专利代理事务所(特殊普通合伙)11442代理人马佑平马铁良(51)Int.Cl.G01N13/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称测量液滴接触角的方法(57)摘要本发明公开了一种测量液滴接触角的方法，其中包括：从与待测液滴所在表面呈预定角度β的方向获取待测液滴的液滴轮廓线；确定所述液滴轮廓线的最大宽度W和最大高度L，沿所述最大宽度W所在的直线建立y轴，沿所述最大高度L建立x轴，所述y轴与x轴组成坐标系；对所述液滴轮廓线进行图形拟合，将所述液滴轮廓线分为圆形部和椭圆形部，若所述y轴与所述椭圆形部的长轴重合，则所述待测液滴为亲水状态，若所述y轴与所述圆形部的直径重合，则所述待测液滴为疏水状态；根据所述预定角度β、所述最大宽度W和最大高度L，判断所述待测液滴为亲水状态或疏水状态，并计算得到接触角θ。CN105571993ACN105571993A权利要求书1/1页1.一种测量液滴接触角的方法，其特征在于，包括：从与待测液滴所在表面呈预定角度β的方向获取待测液滴的液滴轮廓线；确定所述液滴轮廓线的最大宽度W和最大高度L，沿所述最大宽度W所在的直线建立y轴，沿所述最大高度L建立x轴，所述y轴与x轴组成坐标系；对所述液滴轮廓线进行图形拟合，将所述液滴轮廓线分为圆形部和椭圆形部，若所述y轴与所述椭圆形部的长轴重合，则所述待测液滴为亲水状态，若所述y轴与所述圆形部的直径重合，则所述待测液滴为疏水状态；根据所述预定角度β、所述最大宽度W和最大高度L，以及判断得到的所述待测液滴为亲水状态或疏水状态，计算得到接触角θ。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定角度β小于45°。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集待测液滴的液滴图像，根据所述液滴图像提取所述液滴轮廓线。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，圆形部的圆心在x轴的坐标为xs，椭圆形部的圆心在x轴的坐标为xe，若xs为0，则所述y轴与所述圆形部的直径重合，若xe为0，则所述y轴与所述椭圆形部的长轴重合。2CN105571993A说明书1/4页测量液滴接触角的方法技术领域[0001]本发明涉及表征界面湿润性质的测量技术，具体地，涉及一种测量液滴接触角的方法。背景技术[0002]各种材料表征出的界面湿润性质是现代物理化学领域内研究的重点，其中，将液滴滴在材料表面，观测液滴的接触角是研究界面润湿性质的一种方式，并且，液滴接触角是代表材料的界面湿润性质的重要参数。目前，传统的接触角测量仪和测量技术要求在对液滴表观接触角进行测量时，液滴需滴在平坦、水平的基底上，测量仪的观测方向与基底所在平面平行，观测得到的应为液滴的侧视图。[0003]传统的液滴滴定设备例如注射器、移液枪可以在材料表面上滴定尺度在几百微米以上的液滴，上述观测方法能够对这类液滴进行有效、可靠的观测，准确的获得液滴与材料表面的接触角。所以，本领域技术人员通常采用上述方式进行观测。[0004]随着界面润湿性质的研究逐渐发展，本领域技术人员发现，实际材料由于粗糙度、晶界、缺陷等的影响，大液滴的接触角往往无法反映出材料的本征界面湿润性质。所以，本领域技术人员开始尝试在材料表面形成尺度更小的液滴，对小液滴的接触角进行观测，进而对材料的界面湿润性质进行更精确、细致的研究。发明内容[0005]本发明的一个目的是提供一种测量液滴接触角的新技术方案。[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种测量液滴接触角的方法，其中包括：[0007]从与待测液滴所在表面呈预定角度β的方向获取待测液滴的液滴轮廓线；[0008]确定所述液滴轮廓线的最大宽度W和最大高度L，沿所述最大宽度W所在的直线建立y轴，沿所述最大高度L建立x轴，所述y轴与x轴组成坐标系；[0009]对所述液滴轮廓线进行图形拟合，将所述液滴轮廓线分为圆形部和椭圆形部，若所述y轴与所述椭圆形部的长轴重合，则所述待测液滴为亲水状态，若所述y轴与所述圆形部的直径重合，则所述待测液滴为疏水状态；[0010]根据所述预定角度β、所述最大宽度W和最大高度L，以及所述待测液滴为亲水状态或疏水状态，计算得到接触角θ。[0011]优选地，所述预定角度β小于45°。[0012]优选地，采集待测液滴的液滴图像，根据所述液滴图像提取所述液滴轮廓线。[0013]优选地，圆形部的圆心在x轴的坐标为xs，椭圆形部的圆心在x轴的坐标为xe，若xs