接触角仪作为一种常用的表面分析仪器，能够通过测量液体在固体表面的接触角来评估表面特性，包括表面清洁度。在材料科学、涂层工程及表面处理领域，表面清洁度是影响材料性能的重要因素。表面清洁度不仅直接影响材料的附着力、润湿性和耐腐蚀性等，还决定了后续加工和应用的质量。

 

　　接触角与表面清洁度的关系

 

　　接触角是液滴与固体表面接触时，液滴的边缘与固体表面之间形成的角度。这个角度反映了液体对固体表面的润湿性。润湿性是一个与表面性质密切相关的物理现象，清洁度越高，表面越光滑且无污染物，液滴的接触角通常较低，表面表现为更好的润湿性。

 

　　表面污染物会影响固体表面的化学组成及结构，导致液体在该表面上的润湿性发生变化。具体来说，若表面存在油污、尘土、氧化物或其他污染物，液滴的接触角会增大，表面变得疏水，润湿性降低。因此，通过测量接触角的变化，可以评估表面清洁度。

 

　　工作原理

 

　　它通过精准测量液滴在固体表面上的接触角来分析表面的润湿性。常见的接触角仪有静态和动态两种类型。

 

　　1.静态：通过在固体表面滴加少量液体，然后通过显微镜或相机拍摄液滴与表面接触的角度。通过计算液滴的接触角，可以评估表面的润湿性。

 

　　2.动态：动态接触角仪通过对液滴进行动态测试，例如滴水过程中的接触角变化，来提供更全面的表面信息。动态测试能够提供关于表面污染物清除过程中的变化情况，如表面被清洁后，接触角的逐渐降低等数据。

 

　　通过接触角评估表面清洁度的步骤

 

　　1.样品准备：首先，选择需要评估清洁度的样品，并确保表面处于静止状态。此时，可以将表面清洁剂、溶剂等去除剂应用于表面，模拟常见的清洁过程。

 

　　2.接触角测量：用仪器在样品表面滴加测试液。常用的测试液包括水、甲醇、二甲苯等，选择的液体应根据目标表面的性质和实际需求来决定。通过仪器记录液滴与表面接触时的接触角。

 

　　3.结果分析：如果表面干净、无污染物，液滴会较好地铺展，接触角较小，润湿性较强；若表面有污染物，接触角则会增大，表现为较差的润湿性。例如，如果水在表面形成大于90度的接触角，可能表明该表面有油污或其他污染物。

 

　　4.多次测量与比较：为了确保结果的准确性，可以在不同区域和不同时间点进行多次接触角测量。如果清洁度较高，所有测量结果应保持一致且接触角较小。如果存在污染物，接触角值将呈现不一致性或偏高的趋势。

 

　　评估表面清洁度的优势

 

　　1.非破坏性测试：这是一种非接触式测量工具，能够在不损坏样品表面的情况下进行评估，适用于高价值或脆弱材料。

 

　　2.高精度与高敏感性：能够准确测量接触角，即使是微小的污染物变化也能被敏感检测到。因此，特别适合用于精密的表面清洁度检测。

 

　　3.简单快速：相比传统的清洁度测试方法（如X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等），接触角测量方法简便且快速，能够快速反馈表面状态。

 

　　4.直观的结果：接触角测量结果容易理解，尤其是通过接触角的大小可以直观判断表面润湿性以及清洁程度。