基于液滴局部轮廓的接触角测量方法

李 健, 费 潇，王腊梅, 赵 珂，金卫凤

(1.江苏大学材料科学与工程学院，镇江 212013；2.江苏大学智能柔性机械电子研究院，镇江 212013; 3.江苏大学机械工程学院，镇江 212013)

液滴在表面上的接触角是表征表面润湿性能的重要参数。一般情况下，表面润湿性能研究需要借助于专用的接触角测量设备，较高的设备投资费用制约相关的研究工作。近年来，图像采集设备得到普遍使用，可实现接触角测量，用于表面润湿性能研究。采用普通图像采集设备测量接触角的关键在于如何对获取的液滴图像进行分析计算以确定出正确的接触角。

接触角测量的结果对研究结论的正确性具有决定性作用。对于接触角小于120°的表面，由于液滴在表面的接触角较小，液滴呈球冠状，此时液滴轮廓可假设为圆弧轮廓，液滴的接触角可在测量液滴高度和液滴轮廓与表面间的接触点间距的基础上计算出来，即实现所谓的量高法[1]；基于圆弧液滴轮廓假设，接触角也可通过量角器来测量。然而，对于接触角较大的情况，如水滴在超疏水表面上的情况，接触角测量将面临较大的问题。李健等[2]研究了接触角测量中的量高法的应用范围，发现采用量高法测量出的超疏水表面上液滴的接触角具有较大的误差：在接触角接近180°时，接触角测量偏差可达20°。为了修正量高法引入的接触角偏差，该工作提出了基于查修正曲线图的接触角修正方法。然而，修正接触角偏差一方面需要预先制定误差修正图，另一方面还需要预先确定液滴的体积，这些要求限制了偏差修正方法的应用。……