接觸角測(cè)量?jī)x/水滴角測(cè)量?jī)x3D接觸角測(cè)量技術(shù)進(jìn)展－TOF相機(jī)應(yīng)用

美國(guó)科諾在界面化學(xué)分析儀器行業(yè)提出了3D接觸角測(cè)量?jī)x的概念，并成功研制成功了兩種可用于3D接觸角或水滴角測(cè)量的模式。*種是基于樣品臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)模式的3D接觸角測(cè)量?jī)x或水滴角測(cè)量?jī)x；第二種是基于3D接觸角鏡頭（多90度棱鏡轉(zhuǎn)化的3D接觸角測(cè)量?jī)x）；目前，公司正在研制基于TOF相機(jī)的3D接觸角測(cè)量?jī)x。TOF相機(jī)作為世界的3D測(cè)量技術(shù)，在界面化學(xué)測(cè)量，甚至分析測(cè)試領(lǐng)域沒(méi)有任何技術(shù)文獻(xiàn)顯示有相關(guān)資料。所以，美國(guó)科諾在TOF相機(jī)應(yīng)用的研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)于世界同行的，TOF相機(jī)的應(yīng)用同時(shí)也是測(cè)量領(lǐng)域的一項(xiàng)的黑科技。

目前*的3D接觸角測(cè)量方式為基于TOF相機(jī)（飛行時(shí)間相機(jī)Time of Flight）3D接觸角測(cè)量技術(shù)。技術(shù)核心包括3D攝像系統(tǒng)（TOF相機(jī)）以及顯微鏡頭，反射光板等。通過(guò)液滴對(duì)紅外光的干涉引起的距離變化，識(shí)別液滴輪廓并計(jì)算得到相應(yīng)的深度信息和圖像輪廓信息。通過(guò)3D建模，實(shí)現(xiàn)3D接觸角的復(fù)原與測(cè)試、分析。下圖顯示了深度信息條件下的懸滴水滴滴落前的TOF相機(jī)成像信息。可以看出，圖像明顯出現(xiàn)深度信息的變化。

3D接觸角測(cè)量?jī)x包括普通的接觸角測(cè)量?jī)x或水滴角測(cè)量?jī)x測(cè)試3D條件下接觸角值的意義在于進(jìn)一步評(píng)估材料基于化學(xué)多樣性、表面粗糙度以及異構(gòu)性導(dǎo)致的接觸角滯后現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)試3D接觸角值分析固體材料自身的表面自由能。同時(shí)，可為構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)仿生材料、新材料、新功能材料等提供一個(gè)更為科學(xué)的基于界面化學(xué)的分析工具。3D接觸角測(cè)量技術(shù)包括阿莎算法（實(shí)現(xiàn)非軸對(duì)稱(chēng)條件下的Young-Laplace方程擬合分析），這個(gè)也是接觸角測(cè)量?jī)x區(qū)別于普通的數(shù)碼量角器（僅提供圓擬合、橢圓擬合、切線法（局部擬合技術(shù)）的所謂的接觸角測(cè)量?jī)x）。在行業(yè)發(fā)展方面，國(guó)內(nèi)的接觸角測(cè)量?jī)x廠商大部仍停留在數(shù)碼量角器階段，部分廠商雖宣稱(chēng)具有Young-Laplace方程擬合技術(shù)，但實(shí)事上哪怕與德國(guó)同行的Young-Laplace方程擬合還存在非常大的差距，根本是偽Young-Laplace。而國(guó)外的大部分Young-Laplace方程擬合算法仍然為軸對(duì)稱(chēng)分析方法，無(wú)法達(dá)到接觸角測(cè)量或水滴角測(cè)量在絕大多數(shù)情況下是非軸對(duì)稱(chēng)的液滴的測(cè)試需求。非軸對(duì)稱(chēng)本身是由材料本身的接觸角滯后原因造成。因而，阿莎算法目前是*的可適用于真正的材料接觸角測(cè)量的算法。

美國(guó)科諾作為界面化學(xué)行業(yè)的者，在3D接觸角測(cè)量或水滴角的測(cè)量方面已經(jīng)作出了貢獻(xiàn)，著行業(yè)測(cè)量技術(shù)的新發(fā)展。