憎水性材料接触角算法的选择及在硅橡胶憎水性检测中的应用

为了准确获得硅橡胶材料的静态接触角,研究了不同水珠体积和憎水性下接触角算法的选择问题。考虑到水珠表面服从Young-Laplace方程,仿真分析了硅橡胶处于憎水性状态(静态接触角>90°)且水珠体积<100μL时接触角和水珠体积对椭圆拟合算法准确性的影响。结果表明:接触角不变且接触角≥105°时,随着水珠体积的增加椭圆拟合算法误差增大,水珠体积<100μL且接触角为(90°,105°)时可选用椭圆拟合算法;水珠体积不变,随着接触角的增加椭圆拟合算法误差有增大的趋势;在大接触角或大体积时ASDA-P算法具有更高的准确性。洁净硅橡胶接触角时计算可选用椭圆拟合算法,染污后憎水性迁移或超疏水硅橡胶的接触角时计算应选用ASDA-P算法。文中给出了不同水珠体积和接触角下的算法选择策略。最后用不同憎水性和水珠体积下硅橡胶的静态接触角测量实验验证了分析结论。

鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析算法及其在超疏水材料憎水性检测中的应用

为了提高处于超疏水状态下材料表面静态接触角测量的准确性,实现了1种将液滴顶点、倾斜程度和形状参数作为变量的鲁棒的轴对称液滴边缘形状分析(axisymmetric drop shape analysis-profile,ADSA-P)算法,并将其应用于超疏水材料憎水性检测。基于Young-Laplace方程仿真产生了不同体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标的超疏水的水珠边缘,使用圆拟合算法、椭圆拟合算法与ADSA-P算法计算接触角,结果表明:随水珠体积与接触角增加,圆拟合算法与椭圆拟合算法拟合得到的边缘偏离仿真得到的液滴边缘,接触角计算误差增大,2种算法在该研究仿真设定的水珠体积和接触角范围内得到最大误差分别为-47.57°和-22.51°;ADSA-P算法在不同的水珠体积、接触角、倾斜程度和顶点坐标下拟合得到的边缘均能与仿真得到的水珠边缘非常符合,获得的接触角具有很高的准确性,误差<0.1°。基于实际超疏水材料水珠图像的接触角计算验证了圆与椭圆拟合算法误差较大而AD-SA-P算法准确性较高的分析结论。