[發明專利]一種水滴在固體表面接觸角的計算方法

有效

• 申請號: 201711266101.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108061694B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 吳亞麗;王佳鵬;李陵漢;孫文軍;張東光
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 太原新航路知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14112
• 代理人: 王云峰;王豫川

本發明屬于固體表面潤濕性領域，具體為一種水滴在固體表面接觸角的計算方法。本發明的目的是提供一種水滴在固體表面接觸角的計算方法，可以迅速可靠的計算水滴在固體表面接觸角。一種水滴在固體表面接觸角的計算方法，包括以下步驟：(1)獲取SEM圖像；(2)將M×M像素灰度圖像，分割成r×r個網格；(3)像素灰度級數值為0?255，將其平均分割為1?r共r個空間；(4)獲取步驟(2)中，第(i,j)個網格中最大灰度值和最小灰度值；(5)計算所有網格空間差之和；(6)計算出對應的N_M/r；(7)應用最小二乘法直線線性擬合log₁₀(M/r)和log₁₀(N_M/r)；(8)計算表面接觸角。本發明設計了一種全新的適用范圍廣的水滴在固體表面接觸角的計算方法。

技術領域

本發明屬于固體表面潤濕性領域，具體為一種水滴在固體表面接觸角的計算方法。

背景技術

潤濕性(wettability)是指一種液體在一種固體表面鋪展的能力或傾向性，對片劑、顆粒劑等固體制劑的崩解性、溶解性等具有很重要的意義。潤濕(Wetting)是固體界面由固-氣界面轉變為固-液界面的現象。固體的潤濕性用接觸角表示，當液滴滴在固體表面時，潤濕性不同可出現不同形狀。液滴在固液接觸邊緣的切線與固體平面間的夾角稱為接觸角。接觸角最小為0°，最大為180°。接觸角越小，則固體的潤濕性越好。

接觸角(contact angle)是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。接觸角現有測試方法通常有兩種：其一為外形圖像分析方法；其二為稱重法。后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀。但目前應用最廣泛，測值最直接與準確的還是外形圖像分析方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種水滴在固體表面接觸角的計算方法，可以迅速可靠的計算水滴在固體表面接觸角。

一種水滴在固體表面接觸角的計算方法，包括以下步驟：

(1)采用熱場發射電子顯微鏡，獲取SEM圖像并以M×M像素灰度圖像的形式進行存儲；

(2)將M×M像素灰度圖像，按照長度M/r像素分割成r×r個網格，M/r為整數；

(3)像素灰度級數值為0-255，將其平均分割為1-r共r個空間；

(4)獲取步驟(2)中，第(i,j)個網格中最大灰度值和最小灰度值；

最大灰度值處于步驟(3)中第k個空間，

最小灰度值處于步驟(3)中第l個空間，

計算第(i,j)個網格中空間差為a(i,j)＝k-l+1；

(5)計算所有網格空間差之和：

(6)分別取不同長度的M/r，計算出對應的N_M/r；

(7)應用最小二乘法直線線性擬合log₁₀(M/r)和log₁₀(N_M/r)，獲得斜率X；

(8)計算表面接觸角Y＝0.1836×X^6.537+5.675。

作為優化，分別取M/r的長度為2,4,8,16,32,64,128和256，計算出對應的N_M/r。SEM圖像通過放大倍數為5000倍的熱場發射掃描電子顯微鏡獲得。

本發明設計了一種全新的適用范圍廣的水滴在固體表面接觸角的計算方法。該方法通過電子顯微鏡獲得SEM圖像，并通過專門的算法計算獲得水滴在固體表面接觸角，相對于潤濕天平或滲透法接觸角儀，本算法的可靠性，計算效率更高。

具體實施方式