美國ramé-hart接觸角測試儀
接觸角可以通過在固體上滴一滴液體來測量。固體/液體界面和液體/蒸汽界面之間形成的角度稱為接觸角。最常用的測量方法包括觀察液滴輪廓，并測量固體和液滴輪廓之間形成的角度，頂點(diǎn)位于三相線處，如下圖所示。
楊氏方程用于描述內(nèi)聚力和粘附力之間的相互作用，并測量所謂的表面能。
接觸角超過90°的液滴是疏水的。這種情況表現(xiàn)為潤濕性差、粘附性差以及固體表面自由能低。接觸角小的液滴具有親水性。這種情況反映出更好的潤濕性、更好的粘附性和更高的表面能。
接觸角測量的類型
這可能是最常見的測量類型。創(chuàng)建后不久，靜態(tài)無柄滴落上的單個(gè)讀數(shù)。當(dāng)三相（固體、液體和氣體）之間達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)，將捕獲靜態(tài)接觸角。
靜態(tài)接觸角提供了有關(guān)表面特性的寶貴信息。任何ramé-hart儀器都可以用來捕捉靜態(tài)接觸角。
接觸角通常用于測量清潔度。有機(jī)污染物會(huì)阻止?jié)櫇瘢?dǎo)致親水表面上的接觸角增大。當(dāng)清潔和處理表面以去除污染物時(shí)，接觸角通常會(huì)隨著潤濕性的提高和表面能的增加而減小。
例如，在半導(dǎo)體制造中，接觸角經(jīng)常用于表征硅片的潤濕性，以努力表征生產(chǎn)工藝和表面改性（如蝕刻、鈍化、超聲波攪拌）的功效，以及其他表面處理和清潔工藝——以及量化樹脂、底漆、氧化、粘合、退火和拋光的效果。
表面粗糙度也會(huì)影響靜態(tài)接觸角。液滴運(yùn)動(dòng)時(shí)的任何接觸角都被視為動(dòng)態(tài)接觸角測量。
傾斜基底
傾斜基底捕獲固定液滴左右兩側(cè)的接觸角測量值，而固體表面通常從0°傾斜至90°。當(dāng)表面傾斜時(shí)，重力使下坡側(cè)的接觸角增大，而上坡側(cè)的接觸角減小。這些接觸角分別指前進(jìn)角和后退角。它們之間的區(qū)別是接觸角滯后。在某些情況下，當(dāng)潤濕發(fā)生在滾落角時(shí)，液滴將從固體上滾落。捕捉最后的有效讀數(shù)，通常表示前進(jìn)和后退接觸角。在某些情況下，固體可以一直傾斜到90°，而不會(huì)釋放液滴。使用最終的左右接觸角。下圖顯示了固體傾斜時(shí)的固定液滴。
添加和刪除體積方法
還有其他方法可以捕捉前進(jìn)和后退的接觸角。一項(xiàng)研究要求在不增加三相線的情況下，將液滴的體積動(dòng)態(tài)增加至允許的最大體積。由此產(chǎn)生的最大可能接觸角稱為前進(jìn)角。然后從滴管中移除體積。當(dāng)達(dá)到在不減少三相線的情況下可以去除的最大體積時(shí)，測量產(chǎn)生的接觸角。這個(gè)角度就是后退角度。當(dāng)前進(jìn)角減去后退角時(shí)，結(jié)果稱為接觸角滯后。滯后表征了表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于量化污染、表面化學(xué)不均勻性以及表面處理、表面活性劑和其他溶質(zhì)的影響。這種方法對(duì)確定推進(jìn)角有很好的效果。然而，使用這種方法很難捕獲后退接觸角，因?yàn)楸仨毲度胍旱沃幸匀コw積的針也會(huì)干擾液滴輪廓的幾何結(jié)構(gòu)。捕捉后退接觸角的另一種方法是蒸發(fā)法。當(dāng)體積蒸發(fā)時(shí)，重復(fù)測量液滴。在三相線去濕和隨后減少之前，測量后退接觸角。
時(shí)間相關(guān)動(dòng)力學(xué)研究
研究人員經(jīng)常觀察接觸角隨時(shí)間的變化，以研究吸收、蒸發(fā)和更奇怪的現(xiàn)象（如Cassie到Wenzel過渡態(tài)）的影響。隨著環(huán)境因素（如溫度和濕度）的變化，其他依賴時(shí)間的研究跟蹤接觸角隨時(shí)間的變化。在某些情況下，通過添加可增加或降低表面張力的添加劑和添加劑對(duì)液滴進(jìn)行改性。
近年來，許多研究人員一直在探索Cassie和Wenzel態(tài)，試圖更好地理解超疏水性。簡言之，在卡西狀態(tài)下，一個(gè)液滴位于凹凸不平的頂部，液滴下方有空隙，如下圖所示。接觸液滴的表面積百分比用于定義表觀（或測量）接觸角。在Wenzel狀態(tài)下，液滴填充液滴下的所有區(qū)域，并根據(jù)粗糙度計(jì)算表觀接觸角。
接觸角是了解材料表面特性（附著力、潤濕性和固體表面自由能）的一個(gè)寶貴指標(biāo)。接觸角用于測量清潔度、表面處理效果、粘附性和排斥性
