水滴角測試儀的測試結果受樣品特性、測試環境、儀器參數及操作方法四大類因素影響,這些因素會直接導致測量值出現偏差。
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,導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,影響測試結果。
表面均勻性:若樣品為復合材料或表面有涂層不均的情況,不同區域的浸潤性差異會導致同一樣品不同位置的測試結果不一致。
2.測試環境因素
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),濕度則可能導致樣品表面吸附水汽或液體揮發,兩者均會間接改變水滴角數值。
氣流干擾:測試環境中存在氣流(如通風口附近),會吹動液滴變形或偏移,導致儀器無法準確捕捉液滴輪廓,進而產生測量誤差。
3.儀器參數因素
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,否則會導致結果偏差。
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)適用于不同形態的液滴,選擇不當會導致計算結果不準確(如非球形液滴用圓法計算會產生較大誤差)。
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,會導致液滴大小不一致;自動滴液若參數設置錯誤(如滴液速度),也會影響液滴形態。
測量時機:液滴落在樣品表面后,需在穩定的“平衡接觸角”狀態下測量(通常為滴落1-3秒后),過早測量會因液滴未穩定導致結果偏小,過晚則可能因液體揮發導致結果偏大。
重復測量次數:單次測量隨機性強,未按標準進行3次以上重復測量并取平均值,會使結果缺乏代表性。