接觸角測量儀選購之一：國外和國內(nèi)接觸角儀的技術(shù)指標(biāo)的區(qū)別？
接觸角測量儀作為固體界面化學(xué)性質(zhì)分析的儀器，自1940年代開始由Zisman教授團(tuán)隊提出并由R.J.Good團(tuán)隊，以及A.W.Neumann團(tuán)隊進(jìn)行升級。一直到20世紀(jì)90年代，接觸角測量儀停留在是角器階段，即通過簡單的量測物理意義上的角度，簡單的評估一下材料的親疏水性質(zhì)。而真正的接觸角測量儀是由A.W.Neumann教授團(tuán)隊提出ADSA-P算法后才得到的改變。ADSA-P算法實現(xiàn)了將重力、表面張力、接觸角值綜合參與運(yùn)算，因而，測試的接觸角值更有表征意義，更能夠體現(xiàn)為界面化學(xué)性質(zhì)中的固體的物理化學(xué)性質(zhì)。20世紀(jì)90年代同期，有一些研究人員同樣的提出了一些基于Young-Laplace方程擬合技術(shù)測試接觸角值，但是，其測試算法由于采用了Select Plane的多項式擬合技術(shù)，因而，測值的應(yīng)用范圍以及測試的應(yīng)用領(lǐng)域，對測試樣品的要求均有不同的要求。雖然在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，Young-Laplace方程擬合技術(shù)的接觸角測量儀器沒有得到研究人員的認(rèn)可，但是，在商業(yè)化的接觸角測量儀領(lǐng)域，國外的接觸角測量儀與國內(nèi)接觸角測量儀形成的明顯的區(qū)別。
近年來，中國的接觸角測量儀廠商也出現(xiàn)了許多新的公司。這些公司的宣傳接觸角測量儀的產(chǎn)品中與國外的接觸角儀事實上在宣傳內(nèi)容上已經(jīng)非常接近。
接觸角測量儀技術(shù)指標(biāo)：
1) 大可測樣品體積：350 x ∞ x 180mm（L×W×H）
2) 接觸角測量范圍：0 - 180°，分辨率：+/- 0.01°
3) 光學(xué)系統(tǒng)：軟件控制可連續(xù)調(diào)節(jié)光強(qiáng)的LED光源
4) 軟件控制攝像速度，相機(jī)高速度不低于200幀/秒，且滿足分辨率130萬像素條件下
5) 相機(jī)采用高分辨率1/2’’CMOS傳感器
6) 相機(jī)光學(xué)4.5倍連續(xù)放大，焦距12mm連續(xù)可調(diào)
7) 相機(jī)拍攝角度正負(fù)3度可調(diào)
8) 樣品臺尺寸：大于100 x 100mm，樣品臺垂直方向手動控制大位移不小于40mm
9) 滴定系統(tǒng)：配備一套單液體手動滴定系統(tǒng)，針頭式滴定，可更換液體，精度0.1uL/min
10) 軟件系統(tǒng)：能自動錄相、實時回放和重新計算功能，接觸角實時分析
10.1) 接觸角測量：測量靜態(tài)、動態(tài)接觸角（前進(jìn)角和后退角），測量過程可以拍攝存儲，提供橢圓法，圓法，高寬法等自動擬合方法，基線調(diào)整自動、手動、水平、曲面等方法
配置電腦：戴爾靈越3670電腦整機(jī)（i5-8400 8G DDR4 2666MHz 128G SSD 1T 2G）" 臺 1
再看看另一個接觸角測量儀的技術(shù)指標(biāo)：
水滴角測試儀 SPEC
1） 帶表面張力和表面能測試軟件功能
2） 帶標(biāo)準(zhǔn)校正標(biāo)樣
工作臺面尺寸：120mm*150mm
工作臺移動：
a) 前后移動 手動，行程80mm，精度0.1mm b) 左右移動 手動，行程80mm，精度0.1mm c) 上下移動 手動，行程80mm，精度0.1mm
大樣品臺尺寸：10寸
進(jìn)樣器移動：上下100mm; 左右100mm
工業(yè)鏡頭移動：前后180mm（微調(diào)3mm）
工業(yè)鏡頭：0.7X *-4.5X高清遠(yuǎn)心連續(xù)變倍變焦顯微鏡
CCD：SONY*高速工業(yè)級芯片；25幀/S、60幀/S、300幀/S、1000幀/S（標(biāo)配25幀/S；可選配）
鏡頭角度可調(diào)試：仰視、平視、俯視多視角觀察
光源：LED可調(diào)節(jié)藍(lán)色基調(diào)工業(yè)級冷光源；使用壽命達(dá)貳萬伍仟小時以上
電源及功率：220V / 60HZ
分析軟件：
（1）國內(nèi)的接觸角測量分析軟件自動橢圓擬合法（一鍵自動擬合，不存在人工誤差）包括：
圓法擬合（Circle method）（適用于低角度接觸角測量）
橢圓/斜橢圓擬合法（Ellipse/Oblique ellipse）（適用于高角度接觸角擬合）
LY（應(yīng)用于120°以上高角度接觸角測量）
微分橢圓法/微分圓法（Differential circle / Differential ellipse）（應(yīng)用于不規(guī)則液滴形態(tài)接觸角的擬合）
（2）動態(tài)接觸角擬合包括：
潤濕性能測試（Wettability）（應(yīng)用于慢性吸收材料、潤濕材料的表面吸收或潤濕性能測試，批量處理）
視頻擬合（Video analysis）（應(yīng)用于吸收或潤濕速度較快的樣品的吸收或潤濕性能測試，視頻動態(tài)處理）
（3）動態(tài)表面/界面張力測量（Measurement of dynamic surface / interfacial tension）（測量液體整個過程的張力變化趨勢，更的判定其真實的表面/界面張力）
?。?）表面能量計算（Surface energy）（使用主流的多種表面能計算方式測量對固體表面能量進(jìn)行分析）
（5）粘附功（Adhesion work）等多功能測試
規(guī)格：
接觸角測量范圍：0-180°
接觸角測量精度：±0.1°
表界面張力測量范圍：0-2000mN/m；測量精度：0.01 mN/m
高精度自動滴液系統(tǒng)：軟件高精度滴液系統(tǒng)；滴液精度：0.0 1μl
接觸角高精密儀器校準(zhǔn)片：德國*接觸角角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片3°5°8° ；60°90°120°；115°（選配）
第二個技術(shù)指標(biāo)事實上是國內(nèi)的儀器的技術(shù)指標(biāo)，僅從內(nèi)容的豐富程度來看，第二個技術(shù)指標(biāo)的豐富程度甚至比個國外的接觸角測量儀的技術(shù)指標(biāo)還好。
但是，從選購儀器而言，我們不建議以看熱鬧的方式來處理，而應(yīng)抓住本質(zhì)，特別是接觸角測量的本質(zhì)來分析。
事實上，我們的結(jié)論很簡單，如上兩款接觸角測量儀均是不符合要求的接觸角測試裝置。理由如下：
1、接觸角測量是用于測試樣品上的水滴與其形成的液滴形狀的。事實上，由于樣品上表面本身不水平或儀器加工問題導(dǎo)致樣品臺表面水平與鏡頭水平度不一致，極可能產(chǎn)生左右接觸角值不一致。同時，由于化學(xué)多樣性、表面粗糙度、表面結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性存在，接觸角形成的液滴98%以上均是非對稱的。
其于如上理論，如上兩款儀器的硬件加工中根本沒有將如何測試事實存在的非對稱性以及樣品臺如何調(diào)整水平這個關(guān)鍵技術(shù)要點列出。因而，根本無法符合現(xiàn)代接觸角測量的高要求。
事實上，測試的接觸角值本身就是一個微量的納米級或mN級的能量指標(biāo)，因而，微小的變化均會對測值結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響。所以，接觸角測試儀器的設(shè)計必須符合這個要求。
2、接觸角測量儀的算法因符合如上非軸對稱要求。
而如上兩個接觸角測量儀將指標(biāo)中的算法僅提供了圓、橢圓或?qū)捀叻?，這些算法就是如上我們提及的量角器的概念。無法用于界面化學(xué)的測量。事實上，國外的儀器與國內(nèi)的儀器的區(qū)別在本質(zhì)上而言就是算法，即國外的儀器至少提供了入門接觸角測量的Young-Laplace方程擬合法，雖然這個方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代接觸角測量的高要求了，但是，至少在精度和數(shù)據(jù)的可靠性和科學(xué)依據(jù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于橢圓擬合等量角器技術(shù)。
但是，國外的儀器廠家卻因為Young-Laplace方程的缺陷在于無法測試左、右角度值，而本末倒置的放棄了這個方法，只提橢圓擬合。
如果誠如這樣的話，僅從技術(shù)指標(biāo)而言，客戶選購接觸角測量儀極可能會受到國產(chǎn)接觸角儀廠家的誤導(dǎo)，認(rèn)為國內(nèi)的儀器和國外的沒有區(qū)別！但是，我們在此強(qiáng)調(diào)，接觸角測量儀非橢圓擬合等量角器所能比的。
3、樣品臺水平控制和鏡頭水平控制必須微米級精度。
