校正接触角

接触角测量广泛用于研究，生产和质量控制领域。关于这些测量的理论和意义的背景提供了接触角焦管测量 - 张力页面。杨氏的杨氏接触角，通常是文献中报告的值，假设一种理想的表面，其不含粗糙度，污染物，化学异质性或与探针液体的相互作用。在大多数现实生活中，可能违反其中一个或多个这些假设。特别地，粗糙度具有对接触角的众所周知的影响，其中粗糙度的增加趋于增强材料的现有性质。对于了解涂层，塑料或陶瓷的基本性质的研究，这些粗糙度效应可能是不需要的，并且可以涂布真实材料特性的不准确图像。

1936年，Robert Wenzel在杨氏接触角，表面粗糙度和矫正接触角之间形成了关系[1]：

（1）

其中θm是测量的接触角，θy是杨氏接触角，R是：

（2）

S._博士被定义为表面积的额外百分比，该表面粗糙度贡献，并且可以使用诸如型材计或原子力显微镜的装置测量。S._博士完全平坦的表面为0.其计算值25178 [2]是：

（3）

其中A是定义区域。

包含接触角测筒仪和轮廓仪的集成系统可能会执行两个_博士在样品上的完全相同点上的测量和接触角。Theta Flex的形貌是一种这样的仪器。通过使用自动XYZ阶段，仪器可以在进行地形测量的情况下精确地移动，并且放置接触角液滴的位置。

图1 - 具有地形综合接触角和地形测量系统的THETA柔性

地形模块利用条纹投影相移方法，其中投影仪在样品上产生正弦条纹图案，并且用相机捕获条纹的移动。仪器设置如图2所示。在该系统中，SinUnoidal Ringes可以通过方程描述：

（4）

其中x、y为位置坐标，a为背景强度，b为振幅调制，p为正弦光栅波长，ϕ_0.是由于表面高度引起的相移，以及δ_N是相移从滑动运动。每个像素的强度作为高度的函数而变化，使用软件算法，地形信息，如S_博士，Root指平方（RMS）粗糙度，平均高度，最小和最大高度，以及其他参数可以在2D和3D中确定。有关边缘投影迁移方法的更多细节可以从张和Peisen找到[3]。

图2 -条纹投影相移测量及其相应的光学表面的原理图

一旦S._博士，修正接触角，即杨氏接触角θ_y可以通过公式(1)和(2)来确定。这使得人们可以确定接触角以及相关信息，如完美平面样品的表面自由能。这些信息对于材料和涂层的基本理解至关重要。