液体滴在固体表面形成三相交界（固 - 液 - 气），液体轮廓与固体表面切线的夹角即为接触角 θ，用来定量表征表面润湿性。浸润性测试仪-薄膜行业

一、基础定义与核心原理1. 什么是接触角液体滴在固体表面形成三相交界（固 - 液 - 气），液体轮廓与固体表面切线的夹角即为接触角 θ，用来定量表征表面润湿性：

1.             θ＜90°：亲水，液体易铺展

2.             θ＞90°：疏水，液体收缩成珠

3.             θ＜10°：超亲水；θ＞150°：超疏水（自清洁、防指纹）

2. 理论基础：杨氏方程\(\gamma_=\gamma_+\gamma_\cos\theta\)

\(\gamma_\)固气张力、\(\gamma_\)固液张力、\(\gamma_\)液气表面张力；仪器通过图像拟合 θ，反向计算表面自由能、粘附功、铺展系数。3. 主流测量方法（1）座滴光学法（市面 90% 机型）CCD 相机侧拍液滴轮廓，软件自动拟合，分 4 种算法：

1. 切线法：简易手动，误差大，仅教学用

2. 圆拟合法：中等精度，10°~160° 通用

3. 椭圆拟合法：适配大液滴、曲面样品

4. Young-Laplace（Y-L）拟合：最高精度，考虑重力形变，科研 / 半导体标配，精度 ±0.1°

（2）整体倾斜动态法（测滞后 / 滚动角）载物台 0~90° 倾斜，测前进角、后退角、滚动角；前进 - 后退差值 = 接触角滞后 Δθ，判断表面均匀 / 污染程度（Δθ 越小表面越干净）。（3）Wilhelmy 力学法（薄膜、纤维、粉末）高精度天平测润湿拉力，连续测动态接触角，不依赖成像；适合细丝、薄隔膜、压实粉末片。（4）悬滴法测液体表面 / 界面张力，搭配主机一体完成润湿性 + 张力双测试。二、仪器硬件组成（标准光学机型）

成像单元：500 万～2000 万高速工业 CCD，远心变焦镜头，冷 LED 平行光源（消除反光），帧率 30~1000fps 可选

精密滴液系统：微量***，0.01~0.1μL 步进，石英***，自动滴液 / 吸液

三维样品台：X/Y/Z 三轴微调；带整机倾斜模块（测滚动角）、加热台（-20~200℃）、环境控湿舱

控制与分析软件

1.   静态 / 动态接触角批量拟合12 种表面能模型：OWRK、Fowkes、酸碱 Van Oss、Zisman 临界表面张力等自动输出色散力、极性力、粘附功、润湿动力学曲线3D 顶视模块（选配）：表面粗糙度 + 接触角关联热图，定位微区污染核心通用技术参数

2. 测量范围：0°~180°

3. 分辨率：0.001°，测量精度 ±0.1°

4. 界面张力：0.001~3000mN/m

5. 液滴体积：1~10μL 标准（去离子水为主，配套乙二醇、****测表面能）

三、仪器分类与选型（按预算 / 用途）1. 基础手动型（1.5 万～5 万）手动滴液、手动对焦，仅静态圆拟合；适合教学、小型工厂简易质检（塑料、玻璃初筛）。2. 全自动静              态型（5 万～10 万）自动***、自动对焦、视频批量分析；企业常规涂层、PCB、玻璃、锂电池隔膜质检主流款。3. 动态倾斜型（10 万～20 万）整机 0~90° 电动倾斜，测滚动角 / 接触角滞后；超疏水涂层、防指纹玻璃、****、等离子表面改性研发专用。4. 科研 3D 多功能型（20 万以上）Y-L 高精度拟合、3D 形貌重建、高低温环境舱、振荡滴界面流变、多点网格扫描热图；半导体晶圆、生物植入材料、航空涂层、高校实验室。

四、核心测试指标与含义

1. 静态接触角：单点基础润湿性判定

2. 前进角 θA：液滴扩大时角度；后退角 θR：液滴收缩时角度

3. 接触角滞后 Δθ=θA-θR：Δθ＜5° 表面均匀洁净；Δθ＞10° 存在油污、微结构不均

4. 滚动角：液滴刚好滚落的平台倾斜角；超疏水要求滚动角＜5°

5. 表面自由能：区分色散力（范德华）、极性力（氢键 / 酸碱）；等离子电晕处理目标：表面能＞45mJ/m² 提升粘接 / 印刷附着力

6. 界面张力：油墨、胶粘剂、电解液配方筛选

五、全行业应用场景1. 电子 / 半导体（高频刚需）

1. 晶圆、PCB、FPC：等离子清洗效果检测，判断表面油污残留

2. 手机盖板、防指纹涂层：水滴角＞110° 合格，滚动角评价疏油

3. 锂电池：隔膜对电解液润湿性，提升注液效率、循环寿命

2. 涂料 / 表面处理

      疏水 / 疏油、自清洁、防冰涂层开发、电晕、等离子、UV 改性前后对比，评估附着力提升

3. 玻璃、光学、显示盖板、镜头、光伏玻璃、镀膜均匀性质检，执行 GB/T 24368-20094. 生物医药

      **、植入支架、隐形眼镜：血液 / 体液润湿性，抗蛋白吸附（Δθ 越小生物相容性越好）

4.细胞培养板表面改性

5. 纺织、造纸防水面料、防油无纺布、纸张油墨铺展（GB/T 42694-2023）6. 石油、新材料、航空岩芯润湿性、高温熔融金属润湿、复合材料界面结合、超疏水防腐六、国内 / 国际执行标准

             国标：GB/T 24368-2009 玻璃表面水滴角测试；GB/T 42694 纺织品润湿

             美标：ASTM D5946 塑料薄膜接触角；ASTM D8597 便携式测角规范

             行业：SY/T 5153 石油岩石润湿性；医药参考 ISO 生物相容性、FDA 数据审计追踪规范

七、标准操作流程（座滴法）

         样品预处理：无尘布擦拭、酒精脱脂，禁止手触摸待测面；23±2℃、50% RH 恒温恒湿环境

         仪器校准：标准校准块校正角度基线，清洗***防交叉污染

         调平台水平，对焦样品固气基线

         自动滴 2~5μL 去离子水，等待液滴稳定（≤30s，防止蒸发）

         软件 Y-L / 椭圆拟合，记录左右接触角取平均

         同一样品至少测 5 个不同点位，取平均值出具报告

         测表面能需配套两种标准液体（水 + ****）双液测试

八、常见选配模块

1. 高低温加热台（-20~200℃）：模拟高温工况涂层、熔融材料

2. 3D 激光形貌模块：粗糙度 Ra + 接触角关联，分析微结构润湿性

3. Wilhelmy 力学附件：薄膜、纤维、粉末专用

4. 环境密封舱：控温控湿、防气流干扰，低挥发性液体测试

5. 自动多点移动平台：大面积样品网格扫描，生成润湿性热图