接觸角分析儀

簡介 表面現象(如潤濕與吸附)，在應用科學與技術是十分重要之項目，這些數據可以用於改善與強化油漆與紡織之排水性以及生物材料之互溶性。 另外對於表面型態學及高真空技術，多半用顯微鏡與分子光譜去研究，雖能提供極重要之協助，當方法逐漸變得更精細，儀器變得更貴時，接觸角儀似是最簡單、最便宜之工具去追蹤表面清潔度與表面處理，特別是電子製造工業上。

簡介 接觸角是表面物理化學中的重要參數之一，接觸角測試已成為表面探測的重要手段，通過接觸角測試可得到固液、固氣介面分子相互作用的許多重要訊息，如表面的濕潤性、固液界面張力、表面粗糙度等。

應用範圍 幾乎所有的液體與固體都可以測量其接觸角，只要液體不對固體造成腐蝕性，且液體不具高揮發性。 界面活性劑它在水中或油中的溶解度都不會很大，因此可在溶液的表面或水相、油相的界面做較大密度的吸附，造成表面張力的顯著減少，而擁有濕潤性、滲透性等不同特性。 液體對固體表面的濕潤性可以經由測定其接觸角大小來判定，當接觸角越小表濕潤性越好；反之接觸角越大時，其濕潤性相對較差。

接觸角 接觸角是固液、固氣和氣液分子相互作用的直接表現，通過對接觸角的研究，可獲得固液相互作用的訊息。 接觸角的基本理論是 Young 在1805年提出的 Young 方程式(楊氏方程式)，描述了接觸角和三界面張力之間的關係。

接觸角 (γLV ) (γSV ) (γSL) 楊氏公式 ：γSV -γSL = γLV cosθ 6

接觸角 γSV取決於固體之種類，為一常數。γSL與γLV常隨液體中之溶質及濃度而變。通常液體中有介面活性劑時， γSL與γLV均變小，而(γSV ﹣γSL) / γLV變大，會使 θ 變小，濕潤滲透性增加。 由於接觸角大小與濕潤性成反比，故接觸角之測定，可用以判斷液體固體表面之濕潤性。

接觸角 接觸角有可能指的並不是液/氣介面往液相的夾角，而是指液/氣介面往氣相的夾角，此時，上述的解釋角度為其互補角。 8

接觸角 在固體表面上的液滴，若液體受到固體表面的作用力甚強，液滴將會完全地貼平在固體表面上，其接觸角約為 0°。在強疏水性固體，接觸角則會較大，到約 90°。在許多高親水性的表面上，水滴所表現自 0°到 30°。 水在親水性的表面上散開 水在疏水性的表面上形成水珠

接觸角 若固體表面為疏水，接觸角將大於 90°。對於高疏水性的表面，其對水的接觸角可高達 150°或甚至近 180°。 在這種表面上，水滴僅是停留在其上，而非真正對其表面浸潤，可稱之為超疏水，我們可以在適當氟化處理過類鐵氟龍塗佈的表面觀察到，並可稱為蓮花效應。 親水性和疏水性的表面

接觸角 隨著表面變得凹凸不平，水和表面的接觸面積減少，水珠變得越來越像球體，更加容易從表面上滾下。 因此，疏水性的程度可以透過修改表面的粗糙程度而控制。

蓮花效應 一些奈米科技學家正在開發一些方法，使塗料、屋瓦、紡織品和其它表面可保持乾燥和乾淨，就如蓮葉表面的方式相似。 通常使用氟化物或矽處理表面而可達到此效果；利用葡萄糖和蔗糖化合成聚乙二醇亦可達到此效果。 有自潔效應的新塗料，目前已被發展，甚至有自潔功能的玻璃板已經走上市場，使用於溫室的屋頂等。 12

細微結構與自潔作用關聯之示意圖。即使同樣具有疏水性的表面，在細微結構上的水珠會吸附著灰塵顆粒滾動，而在光滑表面上，水珠能使顆粒移動的程度有限。

蓮花效應 目前蓮花效應的概念主要是應用在防污防塵上，透過人工合成的方式，將特殊的化學成分加入塗料、建材、衣料內等等，使其具有某些程度的自潔功能，以實現拒水防塵的目的。

儀器設備 座滴法(Sessile Drop)或貼泡法(Captive Bubble) 座滴法是測量接觸角的光學方法。 此法用來估計固體表面某一局部區域的潤濕性。 可直接測量介於液滴基線和液/固/氣-三相接觸點處的液/固-界面切線間的角度（接觸角）。 除ㄧ般的平面固體表面外，也適合測量彎曲固體表面上的接觸角，且對表面不均勻或不 一致的樣品也適用。

座滴法(Sessile Drop) 液體滴出孔 不同材質基底

儀器設備 液體樣品須靠針筒來控制滴出含量

儀器設備 為了保持液體滴出量ㄧ致，將針筒垂直裝入微米頭中並保持針頭朝上以防空氣跑入，再蓋上調節體。

設備名稱：接觸角分析儀 型 號：CA-XP150 基本功能及應用範圍： 1 設備名稱：接觸角分析儀 型 號：CA-XP150 基本功能及應用範圍： 1.先進的圖象處理系統並附帶電視監控器，減少了繁重的眼力活動，並減少了人為錯誤。 2.三點成形測量法。通過滑鼠標點即獲得觸角，令操作簡單快捷，測量精確。 3.先進的自動分析系統，自動分配器、恆溫器以及其他技術測量系，適用了各種不同目的和類別的測量。 內部微處理器。可將測量結果於監控器適時顯示，並將各種統計參數總結並列印。 主要技術指標： 測量角範圍：0~180° 表面張力：0-80mN\m 測量精確度：±1° 介面張力：0-50mN\m 適用台移動：X-150 Y-75 Z-10 附著力：0-200mN\m 式樣台尺寸：150*150mm max 表面自由能：0-200mN\m 分辨率：0.1° 介面自由能：0-100mN\m

界面活性劑 水中加入界面活性劑會使表面張力降低，溫度升高也會使表面張力降低。 水的表面上一部分的面積被這些分子佔據了，分子間的作用力受到影響，因而造成表面張力的降低。 水中溶解的濃度越高，表面張力降低得越多。 這種有降低水的表面張力功能之化合物就叫做界面活性劑，如肥皂、洗衣粉、洗髮精…中的主要成份就是各種的界面活性劑。

注意事項 液體樣品不可含有氣泡。必須完全去除針筒中的空氣，否則液滴分配器因空氣壓力而不易控制。 勿用手接觸針筒活塞主體，以免改變接觸角。 需將在針筒內 樣品溶液中的氣泡除去。 不同的底材在測量前應先做清洗的動作。 實驗中底材為玻璃時使用高濃度的樣品時，螢幕上的固體樣品可能會超出螢幕，此時應減少待測溶液的滴定量。 22

THE END