SCA20型接触角测量仪操作流程及注意事项

SCA20接触角测量仪操作流程及注意事项

一、启动过程：恒温水浴→温度控制器→接触角测量仪→SCA20软件

二、关闭过程：与启动过程方向相反

三、测量前准备：

1.装针：将注射器推入凹槽内，轻轻旋紧旋钮，推紧注射马达与活塞相接处，点击软件上

侧手动按钮，屏幕背景变至红即可对测量仪进行手动操作，按下马达下箭头，排除注射器内空气。

2.调节光源，与摄像头焦距，针头位置，使屏幕图像清晰，黑白对比度明显，针头处于屏

幕合理位置。

3.关闭手动操作，点击软件上侧的齿轮按钮（或再次点击手动按钮）改为软件操作，此时

背景变为蓝色，软件操作栏中前两项为仪器的维护及初始化，出现注射器活塞无法自由上下运动等问题时点击第二项进行初始化维护。第三项为注射液滴，亮度控制，温度控制等功能。

4.设置放大倍数：打开结果框：File→new→result collection window，在M-Infor栏内的

ref-size中填入针头外径，将屏幕中的两条基线均放于针头合适位置上，点击按钮，结果框中mag栏中自动出现放大倍率。（每次换针头、调节焦距后都要进行放大倍数的设置）此时可进行接触角及表面张力等的测量。

四、静态接触角测量：

1.选择Sessile drop模式

2.打开结构窗口记录测量结果

3.在Device Control对话框中，点击注射按钮，弹出对话框Dispense Units（右侧ES 5代

接到串口5），在注射体积内输入注射液滴体积，速度档选择注射速度，点击注射按钮Dispense进行注射

4.上移固体平台，使固体平面与液滴轻触，此时，液滴落到固体平面上即可进行接触角的

测量

5.点击snap对图像进行抓拍，调节两条基线位置到针口与样品之间。点击找三相

点，也可人为找三相点：利用键盘的上下键调节高低，左右键调节倾斜度，双击该基线

即变为水平，点击对液滴进行积分，点击测量左右接触角，options→Display colums中记录了左右接触角的值，也可delete直接删除。抓拍的静态图像可保存，File →save，保存为bmp.格式或File→export，选择export grophical elements，可将图像与基线等一并保存。点击上侧clear all“橡皮擦”按钮，可清除图像上所画的积分线等。

五、动态接触角测量：

1.选择Sessile drop（needle in）模式，一般测量超疏水材料的动态接触角。

2.打开结构窗口记录数据

3.上移固体平台，点击注射按钮，注意此时针要插入液体里，沿y轴移动固体平台，使针

头浸在液体中间位置。

4.在注射对话框中选择ARCA下的Edit，输入加液与吸液的体积（5~10微升）与速率，

其中symetric选中后，后退角的参数与前进角一致，repeat为重复次数（液体长大缩小为一次），一般为1次，time为默认。（点击软件上侧“摄像机”按钮可进行录像：红色摄像机为即时录像，绿色摄像机可手动选择录像开始与结束时间，一般先开启录像（屏

幕上方红色三角），）。

5.点击绿色胶片进行录像，再点击ARCA下的run进行注射，屏幕中有意转动的齿轮对话

框，当齿轮变停止转动时注射完毕，点击红色三角停止录像。录像可保存为AVI格式。6.在录像窗口中测量初始状态接触角，测量后点击Calculation计算器准备动态计算，点

击黑色三角为播放录像，并且自动计算液滴变化过程中的动态接触角，在结果框中可显示出前进角与后退角的平均值，计算其差值可分析固体的超疏水状况。（一般前进角大于后退角，差值为5度之内比较好）

7.计算差值方法：在结果框中，找到前进角开始变大的点，在Arca ranges average中，

left average range为前进角，在min中输入该点数值，再找到角度不变的点，输入到max中，right average range为后退角，在min中输入前进角中max中加1的值，找到角度变到最小的点，输入到max中，点击calculate，得到前进角与后退角的差值，std为标准偏差。

8.点击可观察接触角随时间的变化。软件默认计算方法为椭圆法。

9.更改接触角的计算方法：点击General Preferences→calculation→for sessile。当接触

角小于20°时，选择宽高法（Circle fitting）；接触角为20°~120°时，选择椭圆法（Ellipse fitting）；接触角大于120°时，选择拉普拉斯法（Laplace-Young），用于超疏水，最后一种为切线法（T angent leaning）。使用某种方法时，要特别指明。

六、固体弯曲界面接触角：

基本步骤同静态接触角的测量，不同点为：手动找基线、轮廓。点击图标（手动按钮），出现七个小图标，前三个用于找基线：分别为两点、三点、五点出线；之后三个用于轮廓积分：分别为两点、三点、五点出线；点击最后一个图标之后选择要测部位，即可测量出弯曲界面的接触角。

七、计算固体表面自由能：

一般测量超疏水固体表面的自由能。首先选择液体（至少两种），其原则为：a其中一种液体为水（极性液体，张力为72.8）b选择一种非极性成分较多的液体，如二碘甲烷，但其见光分解快，因此，实验时最好用黑色胶布缠住注射器；甲酰胺，张力较大；乙二醇，偏激性，但黏度大。（每种液体的注射器今后固定使用，避免污染）记录下每种液体与该固体的接触角。计算表面能的九种方法：File→new→calculation windows→SE calculation，点击help，有以下表格，其中OWRK方法用于测量高的表面能，Wu 用于测量低的表面能，一般分界为13mN/m。

计算方法所提供的信息所需液体数应用

Zisman 临界表面张力 2 非极性固体PE、PTFE、石蜡Fowkes 表面能的色散部分 1 非极性系统PE、PTFE、石蜡

OWRK(Owens-Wen dt-Rabel and

Kaelble) 表面自由能的色散

部分和极性部分

2 一般

聚合物、铝、涂

层、清漆

Extended Fowkes

表面自由能的色散

部分、极性部分以及

氢键力的分布

3

表面特性的特殊

问题

聚合物、乳液

Wu (Harmonic Mean) 表面自由能的色散

力和极性力的分布

2（至少一种

极性液体）

低能系统

有机溶液、聚合

物、有机染料

AB酸碱理论色散力，酸度 3 表面特性的特殊

问题

生物系统