接觸角可以通過在固體上滴一滴液體來測(cè)量。固液界面與液氣界面形成的夾角稱為接觸角。常用的測(cè)量方法是通過觀察液滴的輪廓，二維測(cè)量固體與液滴輪廓之間形成的夾角，其頂點(diǎn)在三相線上，如下圖所示。

楊氏方程用來描述內(nèi)聚力和粘附力之間的相互作用，并測(cè)量表面能。

用接觸角下降超過90°是疏水的。濕性差，粘附性差，固體表面自由能低。接觸角小的液滴是親水的。這種情況反映了較好的潤(rùn)濕性、較好的附著力和較高的表面能。

接觸角測(cè)量類型

靜態(tài)接觸角

這可能是常見的測(cè)量方法。靜態(tài)固著點(diǎn)創(chuàng)建后不久的一次讀取。當(dāng)固相、液相和氣相之間達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)，就獲得了一個(gè)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。

接觸角常用于測(cè)量清潔度。有機(jī)污染物會(huì)阻止?jié)駶?rùn)，導(dǎo)致親水表面的接觸角增大。當(dāng)表面經(jīng)過清洗和處理以去除污染物時(shí)，接觸角通常會(huì)隨著潤(rùn)濕性的改善和表面能量的增加而減小。

例如,半導(dǎo)體制造的接觸角是經(jīng)常用來描述硅片的潤(rùn)濕性,以描述生產(chǎn)過程的效果和表面蝕刻等修改,鈍化,超聲波攪拌,和其他表面處理和清洗過程,以及量化樹脂的影響,引物,氧化,焊接、退火、拋光。

表面粗糙度也會(huì)影響靜態(tài)接觸角。

在液滴上運(yùn)動(dòng)的任何接觸角都被認(rèn)為是動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量。這些包括但不限于傾斜平板接觸角的測(cè)量、增減體積以及與時(shí)間有關(guān)的研究。

傾斜板法

傾斜板的方法抓住了接觸角測(cè)量在左右液滴在固體表面的傾向通常從0°- 90°。當(dāng)表面傾斜時(shí)，重力使下坡面的接觸角增大，上坡面的接觸角減小。這些接觸角分別稱為前進(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，液滴會(huì)從固體上滾落下來，因?yàn)樵跐L落角處發(fā)生了潤(rùn)濕。后的有效讀數(shù)被捕獲，通常表示前進(jìn)和后退的接觸角。在某些情況下,固體可以傾斜到90°沒有釋放。后使用左右接觸角。下圖顯示了固體傾斜時(shí)的固著液滴。

增減體積法

還有其他方法來捕捉前進(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，將體積動(dòng)態(tài)地增加到允許的大體積。由此產(chǎn)生的大可能接觸角稱為前進(jìn)角。然后從下降中移除卷。當(dāng)在不減少三相線的情況下，達(dá)到可以去除的大體積時(shí)，測(cè)量出產(chǎn)生的接觸角。這個(gè)角度就是后退角。當(dāng)后退角從前進(jìn)角減去時(shí)，結(jié)果稱為接觸角滯后。這種遲滯現(xiàn)象表征了表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有助于量化污染、表面化學(xué)異質(zhì)性以及表面處理、表面活性劑和其他溶質(zhì)的影響。該方法對(duì)確定推進(jìn)角有較好的效果。然而，用這種方法很難捕捉到接觸角的后退，因?yàn)獒槺仨毲度胍旱沃胁拍苋コw積，這也干擾了液滴輪廓的幾何形狀。另一種捕獲后退接觸角的方法是蒸發(fā)法。當(dāng)體積蒸發(fā)時(shí)，反復(fù)測(cè)量水滴。在除濕和隨后減少三相線之前，測(cè)量了后退接觸角。

隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)研究

研究人員經(jīng)常會(huì)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)象的影響，例如Cassie到Wenzel過渡態(tài)。其他隨時(shí)間變化的研究跟蹤接觸角隨時(shí)間的變化，因?yàn)榄h(huán)境因素(如溫度和濕度)的變化。在某些情況下，通過添加或降低表面張力的添加劑來改變滴度。

近年來，為了更好地理解超疏水性，許多研究者一直在探索Cassie和Wenzel態(tài)。簡(jiǎn)而言之，在Cassie狀態(tài)下，一滴落在凹凸不平的頂部，在滴下有空隙，如下圖所示。接觸液滴的表面積百分比用來定義表觀(或測(cè)量)接觸角。在Wenzel狀態(tài)下，液滴填充了液滴下的所有區(qū)域，并根據(jù)粗糙度計(jì)算了表面接觸角。

Wilhelmy平板法

一種測(cè)量接觸角的替代方法包括將一個(gè)板降到測(cè)試液中，然后將其移除；在此過程中，測(cè)量板上的力。該方法比無梗滴法復(fù)雜，需要大量的液體，不確定非均勻性，要求固體樣品制作到的尺寸和兩個(gè)相同的表面。它還需要一個(gè)更加的測(cè)量?jī)x器。