低成本接触角表面能测量仪的研制

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1、低成本接触角一表面能测量仪的研制杨亮曹阳★(海南大学硅锆钛资源综合开发与利用海南省重点实验室，材料与化工学院，海南海口570228)摘要：采用软件硬件相结合的方法，本设计经过数据采集、机械系统的制作，光路．，多次校正、调整，装配成测量仪的硬件；该仪器将USB接口采集到的图像经CCD图像传感器转换为可用输出信号；使用MicrosoftVisualBasic2010学习版(VB2010)开发了Windows操作环境下的软件；以不同探测液下的接触角值为基础，利用接触角和表面能中极性分量和非极性分量的关系为基础理论进行代码编译，通过解

2、方程组的方法得出极性分量和非极性分量，两者相加得材料表面自由能。关键词：接触角表面能测量仪VB2010Developmentoflow-costlContactGontactangle—su—energyMeasuringInstrumentYANGLiang，CAOYang(HainanProvincialKeyLaboratoryofResearchonUtilizationofSi—Zr—TiResources，HainanUniversityMaterialsandChemicalEngineering，Haikou5

3、70228)Abstract：Combiningsoftwareandhardware，thisdesignassemblesanovelcontactangle-surfaceenergymeasuringinstrument，whichfabricatessystemsofdataacquisitionandmechanicalsystem，，lightpathafterseveralcalibrationsandadjustments．ThisdeviceusesUSBporttocaptureimagesandtran

4、sformsopticalimageilfformationintooutputsignalbyCCDimagesensor．ThesoftwarepartoftheinstrumentintheWindowsoperatingenvironmentisdevelopedviaMicrosoftVisualBasic2010．Basedonthecontactanglevaluesofdifferentdetectionsolutions，thesurfaceenergyissurplusesbythepolarcompone

5、ntandnon-polarcomponentthatderivedfromsolvingequationswhichestablishtherelationshipsofthecontactangleandthesurfaceenergy．Keywords：Contactangle；surfaceenergy；MeasuringInstrument；VB2010；1引言接触角是衡量固体材料表面性能的重要参随着计算机技术的迅猛发展，计算机辅数，通过接触角的测量可以获得材料表面固一助实验测量仪器设备具有进行智能测试、数液、气一固

6、相界面相互作用的诸多性质12,31，如据分析和数据存储功能已经成为必然发展趋各向异性【4J、润湿性、粘结性、吸附性等现象势【11。计算机辅助实验测量能降低测量过程中均与表面自由能有关，而表面能的宏观表现为人为误差、提高测量速度、增强测量精度并不同探测液的接触角大小。接触角一表面能测能保证测量结果的一致性和可重复性，并具试方法在材料防护、医药、半导体、化妆品、有方便进行实验数据处理、传送、存储等工生命科学、油墨工业及其他领域均有重要应作，也能提高数据处理速度，适当减少测试用，因此该测量方法已成为大中院校物理、化人员工作时长及劳动

7、强度。因此计算机辅助学、材料、生物等相关专业学生必须掌握的一测量技术已倍受瞩目。种固体表面性质测试技术，但市售的接触角表85面能测试设备造价高，仪器维护困难，学校购面操作简单并能获取精准的接触角值和具有自买该种仪器设备不多，生均数量更少，不太适动计算表面能值的功能。合普及性实验教学。3．1硬件设计及制作为解决生均实验设备难题，本工作利用硬件制作过程相对简单，首先将载物台安普通网络摄像头作为图像采集设备，利用计装到两平行光滑导轨之上，保证载物台前后移算机图像采集及处理技术制作了成本低、操动顺滑，然后将白光光源固定在导轨一端，在作

8、方法简单、测量精度能满足实验教学需与光源相对的导轨另一端固定网络摄像头；为要的接触角一表面能测量装置，并利用提高成像质量，将摄像头前端的塑料光学成像VisualBasic2010学习版开发了相应操作软件。系统换成短焦距透镜成像系统，最后进行光学2基本测量原理成像系统调整，保证