水滴角測試儀的測試結(jié)果受樣品特性、測試環(huán)境、儀器參數(shù)及操作方法四大類因素影響,這些因素會直接導(dǎo)致測量值出現(xiàn)偏差。
1.樣品特性因素
表面平整度:樣品表面若有劃痕、凹陷或凸起,會改變液滴的實際接觸形態(tài),導(dǎo)致測量的接觸角偏大或偏小。
表面清潔度:樣品表面殘留油污、灰塵或指紋,會破壞表面的原始浸潤性,使液滴無法正常鋪展或收縮,影響測試結(jié)果。
表面均勻性:若樣品為復(fù)合材料或表面有涂層不均的情況,不同區(qū)域的浸潤性差異會導(dǎo)致同一樣品不同位置的測試結(jié)果不一致。
2.測試環(huán)境因素
溫度與濕度:溫度會影響液體的表面張力(如溫度升高,水的表面張力降低),濕度則可能導(dǎo)致樣品表面吸附水汽或液體揮發(fā),兩者均會間接改變水滴角數(shù)值。
氣流干擾:測試環(huán)境中存在氣流(如通風口附近),會吹動液滴變形或偏移,導(dǎo)致儀器無法準確捕捉液滴輪廓,進而產(chǎn)生測量誤差。
3.儀器參數(shù)因素
液滴體積:液滴體積過大易因重力作用變形,體積過小則難以清晰捕捉輪廓,通常需控制在2-5μL的標準范圍,否則會導(dǎo)致結(jié)果偏差。
針頭位置:針頭與樣品表面的距離過近可能觸碰樣品,過遠則液滴下落時易受氣流影響,兩者均會導(dǎo)致液滴無法垂直落在樣品表面,影響接觸角計算。
圖像分析算法:不同儀器的圖像分析算法(如圓法、橢圓法、Young-Laplace法)適用于不同形態(tài)的液滴,選擇不當會導(dǎo)致計算結(jié)果不準確(如非球形液滴用圓法計算會產(chǎn)生較大誤差)。
4.操作方法因素
液滴滴落方式:手動滴液時,若針頭移動速度不均或用力不當,會導(dǎo)致液滴大小不一致;自動滴液若參數(shù)設(shè)置錯誤(如滴液速度),也會影響液滴形態(tài)。
測量時機:液滴落在樣品表面后,需在穩(wěn)定的“平衡接觸角”狀態(tài)下測量(通常為滴落1-3秒后),過早測量會因液滴未穩(wěn)定導(dǎo)致結(jié)果偏小,過晚則可能因液體揮發(fā)導(dǎo)致結(jié)果偏大。
重復(fù)測量次數(shù):單次測量隨機性強,未按標準進行3次以上重復(fù)測量并取平均值,會使結(jié)果缺乏代表性。