? 在動態(tài)接觸角及其測量部分介紹了測量液體在固體表面動態(tài)接觸角的意義和必要性，在這里我們采用常用的液滴體積增、減法來考察水在聚四氟乙烯生料帶樣品表面的動態(tài)接觸角行為。

? 測量采用晟鼎精密自主研發(fā)軟件支持的體積循環(huán)模式（見下圖）來驅(qū)動接觸角測量儀器選配的自動加液裝置。在這一模式中可以設(shè)置三個不同的體積節(jié)點（V1，V2?和 V3）以及達到每個體積節(jié)點的相應(yīng)速度（R1，R2和 R3）和達到每個節(jié)點后的松弛時間，這里的 R3?為反方向速度，以在最后階段減少液滴的體積。

? 具體的加液參數(shù)為：
? V1?= 6μl，V2?= 15μl，V3?= 8μl；
? R1?= 150μl/min，R2?= 6μl/min，R3?= -4μl/min。

? 采用的加液針頭的外徑為 0.5mm。達到體積 1 后的松弛時間為 15 秒（達到體積 2 后的松弛時間被設(shè)為 2 秒），這一時間被用來將形成的 6μl 體積的液滴轉(zhuǎn)移到被測樣品表面的待測位置。隨后可以啟動錄像功能或?qū)崟r計算來跟蹤接觸角值隨液滴體積增/減的變化。接觸角的計算采用了 SurfaceMeter 軟件的 TrueDrop? 獨特計算方法，它是當(dāng)前用于這類測量的最佳（最準(zhǔn)確、可靠）選擇。對于這類測量通過先錄像事后再進行計算通常是較佳的選擇。

下面三張圖（圖1 - 3）分別給出了液滴在達到第一、第二和第三體積節(jié)點時的圖像和計算結(jié)果，其中第一節(jié)點相當(dāng)于把液滴轉(zhuǎn)移到樣品表面后的靜態(tài)接觸角。

圖-1

圖-2

圖-3

? 圖-4給出了在這一過程中液滴左側(cè)接觸角值（紫色）以及液滴的三相接觸點坐標(biāo)（紅色）隨著液滴體積變化的響應(yīng)圖。

圖-4

? 從圖-4可以看到，液滴的接觸角（左側(cè)）從起始階段（圖中的O處）隨著液滴體積的增加逐漸增大，但液滴的三相接觸點坐標(biāo)位置起始時保持不變，直到對應(yīng)于圖中的A處。從那時起，三相接觸點坐標(biāo)位置隨著液滴體積的增加而外移（往左，所以坐標(biāo)值減少），此階段對應(yīng)的左側(cè)接觸角值基本保持恒定，維持在 117° 左右（對應(yīng)于動態(tài)前進接觸角值）。這個過程中液滴的三相接觸點坐標(biāo)位置并非均速變化，有時甚至出現(xiàn)短暫的滯留，與此對應(yīng)的是接觸角值的相應(yīng)升高（當(dāng)發(fā)生滯留時）和下降（滯留后重新開始移動時）。當(dāng)液滴的體積達到 V2后（圖中B處）重新開始減小時，接觸角值開始出現(xiàn)幾乎線性地下降，而液滴的三相接觸點坐標(biāo)位置則一直到C處都基本保持不變（pinned）。隨后液滴的三相接觸點位置開始發(fā)生收縮，伴隨著接觸角值逐漸趨向一基本恒定值（約 98°，相當(dāng)于后退接觸角值。但由于液滴三相接觸點位置的不時蠕動，接觸角的值也相應(yīng)地有所起伏。

? 計算方法的準(zhǔn)確性和可靠性，使得測量結(jié)果可以準(zhǔn)確地反映出任何微小的變化：任何液滴三相接觸點位置的細微變化都會導(dǎo)致接觸角值作出相應(yīng)的響應(yīng)。圖-4中的標(biāo)有X處出現(xiàn)的接觸角值的波動看起來像測量誤差或干擾，其實它真實地反映了液滴邊緣位置的真實變化。為此圖-5把三相接觸點位置的坐標(biāo)軸尺度放大，從這里可以清晰地看出，X處出現(xiàn)接觸角值的變化是因為對應(yīng)的Y處的三相接觸點位置的變化（發(fā)生短暫滑動）引起的。同樣地圖-5?Z處“突出”的接觸角值也是與液滴邊緣的變化相關(guān)。

圖-5

? 測量結(jié)果表明這一體系（水滴在聚四氟乙烯生料帶樣品表面，室溫下）的靜態(tài)接觸角約為 110°，動態(tài)前進接觸角（advancing contact angle）約為 117°，動態(tài)后退接觸角（receding contact angle）約為 98°。從而可以推算出接觸角滯遲現(xiàn)象（contact angle hysteresis，CAH）的程度為 117-98 = 19°。

運用液滴體積增、減法來考察液體在固體表面的動態(tài)接觸角行為時，應(yīng)注意以下幾點：

• 采用的加液針頭的外徑（相對于液滴的尺寸）應(yīng)該盡量小，否則加液針頭的外壁會對測量的結(jié)果，尤其是后退接觸角值，產(chǎn)生影響，使其偏離真實值。

• 液滴的尺寸不能太小，否則測量的結(jié)果一來會受到加液針頭的干擾，二來無法真實地反應(yīng)樣品表面的宏觀尺度。一般液滴的最大體積（V2）應(yīng)在 15-30 μl 左右。

• 液滴體積改變的速度應(yīng)盡量低，一般不應(yīng)高于 15 μl/min，通常采用的范圍為 1-10 μl/min。只有這樣才能盡可能地讓液滴始終處于接近平衡的狀態(tài)。

• 一定要選用合適的接觸角計算方法。在這一過程中加液針頭被埋在液滴中，液滴的形狀與圓或橢圓都相差甚遠，也不符合普通的描述軸對稱 Sessile Drop 的 Laplace-Young 方程，所以基于這些模型的接觸角計算方法都不是理想的選擇，會導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差，從而不但無法準(zhǔn)確、可靠地測量動態(tài)接觸角值，也不能敏感地檢測到液滴邊緣的細微變化。