垂直拍摄法测量液滴接触角的新方法

"该文提出了一种新的测量液滴接触角的方法，即垂直拍摄-测量直径法，这种方法相比传统侧面拍摄-提取轮廓-函数拟合求导法更有效率，无需进行复杂的函数拟合，能快速准确地计算出液滴接触角。通过推导出的理论计算公式，结合计算机图像处理技术，可以测量液滴投影图像边缘的直径，并据此求解接触角。实验结果表明，此方法对于导电液滴接触角随电压变化的关系曲线的测量与理论计算相符，验证了方法的可行性。关键词包括表面光学、微流控、液滴接触角、垂直拍摄和直径测量。" 液滴接触角是液体在固体表面形成液滴时，液滴表面与固体表面之间的夹角，它是衡量液体对固体润湿性的重要参数。传统的测量方法通常涉及侧面拍摄液滴，然后提取液滴轮廓，再通过函数拟合求得接触角，这个过程可能较为复杂且耗时。文章提出的新方法采用垂直拍摄，简化了测量流程，直接测量液滴投影图像的边缘直径，然后利用推导出的理论计算公式求解接触角，大大提高了测量效率。 在微流控领域，液滴接触角的精确测量至关重要，因为微小尺度下的流体行为受表面张力和接触角影响显著，这些因素决定了微流体系统中的液滴形成、移动以及与微通道壁的相互作用。例如，在微流控芯片的设计和制造中，理解液滴的接触角有助于优化流体控制和微反应器的性能。 表面光学在液滴接触角测量中起着关键作用，因为它涉及到光线如何与液滴和固体表面相互作用，以及如何通过光学手段捕捉和分析这些现象。通过激光和光电子学的进步，现在能够更精确地捕获和分析液滴图像，从而实现更精确的接触角测量。 文章中提到的直径测量法依赖于计算机图像处理技术，这种技术可以自动识别和分析图像中的特征，如液滴边缘，减少了人为误差，提高了测量精度。在实验中，通过改变电压，研究了导电液滴的接触角变化，这可能是为了探索电场对液滴形状和接触角的影响，这对于电润湿现象的研究具有实际意义。 该方法提供了一种创新且高效的液滴接触角测量技术，对于微流控和表面科学的研究具有重要价值，特别是在需要快速、精确评估液体与固体表面相互作用的场合。同时，它也展示了光学技术和计算机图像处理在现代科学实验中的应用潜力。