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1、接触角测量实验报告接触角测量实验报告篇一：接触角的测定实验报告液-固界面接触角的测量实验报告一、实验目的1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。2. 掌握用 JCXXC1 静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。二、实验原理润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的
2、情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图 1。图 1 各种类型的润湿当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图 2 所示。图 2 接触角假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的 Young 方程，即SG - SL = LGcos (1)式中 SG，LG，SL
3、分别为固-气、液-气和固-液界面张力； 是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在 0o-180o 之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是：粘附润湿 Wa = SG - SL + LG 0 (2)铺展润湿 S = SG - SL - LG 0 (3)式中 Wa，S 分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果：Wa=SG+LGSL=LG(1+cos) (4)S=SG-SL-LG=LG(cos-1)(5)以上方程说明，只要测定了液体的表面张
4、力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把 90作为润湿与否的界限，当90，称为不润湿，当 90时，称为润湿， 越小润湿性能越好；当 角等于零时，液体在固体表面上铺展，固体被完全润湿。接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一，由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面有广泛的应用。决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。原则上说，极性固体易为极性液体所润湿，而非
5、极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一种极性固体，故易为水所润湿。对于一定的固体表面，在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质，并且随着液体和固体表面接触时间的延长，接触角有逐渐变小趋于定值的趋势，这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。接触角的测定方法很多，根据直接测定的物理量分为四大类：角度测量法、长度测量法、力测量法，透射测量法。其中，液滴角度测量法是最常用的，也是最直截了当的一类方法。它是在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小。为此，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量，这类方法都无法避免人为作切线的误差。本实验所用的仪器
6、 JCXXC1 静滴接触角/界面张力测量仪就可采取量角法和量高法这两种方法进行接触角的测定。三、仪器与药品仪器：JCXXC1 界面张力测量仪，微量注射器，容量瓶，镊子，玻璃载片，涤纶薄片，聚乙烯片，金属片（不锈钢、铜等） 。试剂：蒸馏水，无水乙醇，十二烷基苯磺酸钠（或十二烷基硫酸钠）十二烷基苯磺酸钠水溶液的质量分数：0.01%，0.02%，0.03%，0.04%，0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%四、实验内容1考察在载玻片上水滴的大小（体积）与所测接触角读数的关系，找出测量所需的最佳液滴大小。2考察水在不同固体表面上的接触角。3等温下醇类同系物（如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇
7、）在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定4等温下不同浓度的乙醇溶液在涤纶片和玻璃片上的接触角和表面张力的测定5等温下不同浓度表面活性剂溶液在固体表面的接触角和表面张力的测定液体：十二烷基苯磺酸钠溶液浓度(质量分数)：0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 0.05%, 0.1%, 0.15%, 0.2%, 0.25%6测浓度为 0.1%十二烷基苯磺酸钠水溶液液滴在涤纶片和载玻片表面上接触角随时间的变化。五、实验步骤(一) 接触角的测定(1) 开机。将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的 JCXXC1 应用程序进入主界面。点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的
8、载物台上的图象。(2) 调焦。将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到 0.7 倍（测小液滴接触角时通常调到 2倍2.5 倍） ，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。(3) 加入样品。可以通过旋转载物台右边的采样旋钮抽取液体，也可以用微量注射器压出液体。测接触角一般用 0.6L1.0L 的样品量最佳。这时可以从活动图象中看到进样器下端出现一个清晰的小液滴。(4) 接样。旋转载物台底座的旋钮使得载物台慢慢上升，触碰悬挂在进样器下端的液滴后下降，使液滴留在固体平面上。(5) 冻结图象。点击界面右上角的冻结图象按钮将画面固定，再点击 File 菜单中的
9、 Save as 将图象保存在文件夹中。接样后要在 20s（最好 10 s）内冻结图像。(6) 量角法。点击量角法按钮，进入量角法主界面，按开始键，打开之前保存的图象。这时图象上出现一个由两直线交叉 45 度组成的测量尺，利用键盘上的Z、X、Q、A 键即左、右、上、下键调节测量尺的位置：首先使测量尺与液滴边缘相切，然后下移测量尺使交叉点到液滴顶端，再利用键盘上 键即左旋和右旋键旋转测量尺，使其与液滴左端相交，即得到接触角的数值。另外，也可以使测量尺与液滴右端相交，此时应用 180减去所见的数值方为正确的接触角数据，最后求两者的平均值。(7) 量高法。点击量高法按钮，进入量高法主界面，按开始键，
10、打开之前保存的图象。然后用鼠标左键顺次点击液滴的顶端和液滴的左、右两端与固体表面的交点。如果点击错误，可以点击鼠标右键，取消选定。(二) 表面张力的测定(1) 开机。将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的 JCXXC1 应用程序进入主界面。点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。篇二：实验四 玻璃表面接触角的测定玻璃表面接触角的测定一、前言 静滴接触/界面张力测量，主要是测量液体对固体的接触角（及压固后粉末）的接触角，即液体对固体的浸润性，也可以测量外相为液体的接触角。它能测量各种液体对不同材料的接触角。接触角在表面化学研究中有着广泛的应用，如研究固体表面的润湿性
11、质、固体的表面能、浸润热、低能固体的吸附量等，在石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研和生产有非常重要的作用。二实验目的1. 熟悉润湿作用及接触角测定原理，了解其在材料科学领域的应用。2. 了解 DSA30 接触角测量仪的结构和工作原理，并掌握其测定方法。三实验原理润湿是自然界和生产过程中常见的现象，通常将固气界面被固液界面所取代的过程称为润湿。液体和固体接触后，体系的自由能降低的，因此我们可以用吉布斯自由能降低多少来表示润湿的程度。设有单位面积固体及液体，未接触前，表面自由能是 LA(液气表面张力)+ SA(固气表面张力)，接触后形成了单位表面积的固液界面，其界面自由能是 SL，故体系的自
12、由能降低了：?G = LA + SASL = WSL (1)WSL 表示粘附功，可用来衡量润湿程度。式（1）因涉及到 LA 和 SA，这些物理量无可靠的测定方法，故需另觅途径,接触角的数据可克服此种困难。设将液体滴在固体表面上。一般情况下液体并不完全展开而与固体表面成一角度，形成所谓的接触角，以 代表之。接触角是这样规定的：在固液气三相交点处作气液界面的1805 年 Young 提出，在达到平衡时，固气、固液、气液界面自由能 LA、 SA 、 SL 和接触角 间有下述关系： SASL = LAcos（2）此关系式称为 Young 方程式或润湿方程，它是描述润湿的最基本的公式。 将（2）式代入（
13、1） ，可得：WSL = LA (1+cos)（3）因而，只需测出液体与固体间的接触角和液体的表面张力 LA，依（3）式求出粘附功 WSL。由（3）还可以看出：只有当 =1800 时，WSL 才为 0，称为完全不润湿。当然，这是理想情况。当 =00 时，称为完全润湿，此时 WSL达到最大。习惯上将 =900 定为润湿与否的标准。90o叫做不润湿； 四、测量方法角度测量法是测量接触角的最常用的方法之一。 它是在平整的固体表面加一滴小液体，直接测量接触角的大小。为此可用低倍显微镜中装有的测量仪测量，也可将液滴图象投影到屏幕上或拍摄图象再用量角器测量，这类方法都无法避免人为作切线的误差。接触角难以测
14、准，常需多次测量取平均值。这不仅是由于测量方法上的固有困难，而且决定和影响润湿作用和接触角大小的因素很多，如：固体和液体的性质和杂质，固体表面的粗糙程度，表面不均性，外来污染物的影响等等。五、实验操作步骤：1. 接通视频接触角测试仪的电源，打开镜头盖；打开计算机并打开接触角测试软件。2. 在软件窗口中，点击工具栏上的“Freeze” ，在“FG-Drop Window”窗口中，会显示镜头拍摄的图像。3. 调整镜头上的聚焦旋钮，使窗口中的针头图像清晰。4. 点击菜单中的 OptionsDrop TypeSessile Drop，选择座滴法测量。5. 在载物台上放置测试样品。6. 在“DSA De
15、vice Control Panel”窗口中，点击“Dosing”中的“Dosing forward”按钮，使注射器推出大小合适的液滴。7. 调整载物台高度，让液滴落在测试样品上，并点击工具栏中的“Snap” ，冻结图像。8. 点击工具栏中的“Baseline detection” ，自动寻找基线。9. 点击工具栏中的“Contact Angle” ，自动计算接触角，在“Result Window”窗口中显示测试结果。10. 保存图像，记录测试结果。六、数据处理和实验报告对测量数据进行分析，并进行有关事项的讨论和总结，以及提出建议。篇三：液固界面接触角的测量实验液-固界面接触角测量实验一、实验
16、目的1、了解固体表面的润湿过程与接触角的含义与应用2、了解接触角的常用测量方法，掌握该实验中用到的量高法与量角法的原理3、掌握 JCXXC1 接触角测量仪的使用方法4、分析实验数据误差的来源与影响接触角的因素二、实验原理润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图 1。图 1 各种类型的润湿当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当
