上海梭伦科技重大声明。以下资料为我公司独家提供技术，如在技术发布过程中，涉及到任何可能的侵权。请立即与我们联系。但是，如果您想在您的技术资料，应用资料或文章中部分或全部引用我们的本文章的内容，那么，请写上资料的出处。我们认为，这是对上海梭伦工作的支持，也是对表面科学在中国发展的支持。

一、概述

200年来，润湿现象作为科学研究引起了科研工作者很多关注，特别是近年粉体科学，纳米科学的发展，为润湿现象的研究提供了更广泛的学术氛围。1805年，杨（Thomas Young）提出了杨氏三角方程为我们研究润湿现象，特别是固体材料的表面、界面现象提供了最为有用的科学工具。

但是，作为润湿现象的一种研究方法，接触角的研究长期以来一直停留在某个阶段。从仪器开发商的角度而言，上海梭伦科技基于长期服务国内外接触角仪应用的客户的经验，全力提升我们的研究实力，现完全自主开发了CAST3。0版本的接触角分析软件。作为软件分析的领先者，上海梭伦科技在接触角分析领域取得了举足的进步。

二、接触角分析技术所依据的成像硬件。

硬件的设计主要影响到接触角分析过程的成像效果。通常，我们认为，机械设计会影响到操作的简易性及二次污染程度。比如，是否由于手接触角样品而影响到接触角的测值；操作仪器是否会人性化等。更为关键的是光源控制和CCD与镜头的结合程度。这些是影响到接触角测值的关键因素。但是，正是在这些基本的设计上，国内外的接触角仪的设计就大相径庭。

三、接触角分析技术的发展阶段

接触角分析技术指成像后对图像进行分析并测值接触角值的技术。长期以来，接触角分析技术一直没有得到广大用户的重视。但是，在接触角仪主机设计的简易性与成像效果解决的前提下，接触角分析技术恰是接触角仪的核心，可以说，接触角分析技术是接触角仪核心的核心。

第一阶段：以小球冠假设为前提的接触角分析技术。

1953年左右为开始阶段的接触角分析技术通常均采用小球冠假设为前提的接触角分析技术。这种技术国外称为θ/2法，国内称为量高法。其基本假设为，液滴在固体表面呈现的是一个标准球冠，接触角仪成像系统所得为一个标准的弧形。此时，接触角（切线与底边的夹角）正好可以通过计算弧形的高度与宽度后取反三角函数取得。

本项技术由于操作简便性而得到了广大仪器厂商的广泛采用。而作为仪器而言，本阶段的仪器在国际的通称上应该定义为角度分析仪。

如果客户现在选购接触角仪，可能还必须考虑一下采用的接触角仪中是否含有本方法。这主要是因为很多参考文献中事实上就是以本方法来测值并公布数据的。

但是，这种方法的缺点是非常显然的。

第一、无法更好的实现自动化测值。自动化测值的关键技术在于敏感点的找得。而敏感点因成像的不同而会有不同的呈现。作为专业仪器厂商，上海梭伦科技CAST2。0解决了敏感点找得的90%的技术，已经领先于世界。在LCD、薄膜、玻璃等表面，CAST2。0已经解决了自动测得接触角难点。

第二、是否是球冠受重力影响。液体量的大小不同受的重力不同，直接影响到球冠的符合程度。事实上，严谨的学者均不会接受这个小球冠的假设。而我们认为，如果考虑重复性，建议客户考虑几次液滴的量的控制，这样至少可以理论上认为几次的成形是一致的。

第三、像素多少直接影响到测值的精度。通常国内许多厂商采用低分辨率的成像系统，会直接影响到这个计算精度。

作为量高法的一个变换，国际上还有一种方法，角度分析法。国内称为量角法。这种方法是直接以一个十字形去靠液滴而得到角度。他们或同量高法或同角度分析，但不会改变其本质，即仍建立在小球冠假设的基础。且这种方法误差较大，只能是最原始的角度仪的代称。

第二阶段：简单拟合曲线的接触角分析技术

本阶段的特点正突出在认识到了小球冠假设有失效性，试图通过拟合曲线来分析接触角值。德国和日本均采用过本技术，包括：（1）切线法；（2）最大圆符合法。
切线法的理念在于用一个椭圆方程或一个三项式方程去拟合液滴在固体表面形成的图像轮廓，来计算接触角值。而最大圆符合法的理念是认为小球冠假设中形成的图像不是正弧形，该方法就会以一个最大的圆去拟合曲线，然后计算接触角值。
显然，作为分析技术，这些方法是对于小球冠分析法的一个简单的被充，但是这些方法的发展思路为解决接触角分析提供基础。
上海梭伦科技CAST2.0接触角分析系统提供了最大圆符合法这项技术，以解决用户测值的部分困难。

第三阶段：Young-Laplace曲线拟合法接触角分析技术
1991年左右开始，国外发展了本方法。现有的国外接触角仪通常均采用这个方法。这种方法是最为复杂的一个方法，但是也是最理想化的一个方法。其前提必须是建立在Young－laplace方程的基础上对接触角进行分析。由于这种方法要分析整个液滴曲线，所以会受到液滴因重力变化而导致的曲线变化的影响。但本方法具有全自动计算接触角值的特殊优点而被广泛采用。
本方法的缺点在于：
（1）严格的理论假设：本方法建立在理想化的公式的基础上，而如果事际测得图像有所变化，会明显影响到测值的精确性。
（2）只能测试30度以上的接触角值
(3)严格的对称图像假设。本理论是建立有严格的对称图像的假设的基础上的。若左右接触角有所变化，则测值会有所影响。
（4）受液体表面张力的影响。由于液体表面张力值会参与到计算中，所以，实际液体的表面张力值与参与计算的液体的表面张力值是否相同将会严重影响到最后的测值准确性。

第四阶段：复杂的图像拟合技术与液滴轮廓分析技术
本项技术为2006年最新研研究技术。本项接触角分析技术包括两个部分：
1、图像拟合技术：采用曲线尺的方法拟合液滴曲线；
2、基于液体轮廓和固液表面自由能体系，构建轮廓分析技术。
上海梭伦科技在接触角分析技术上取得了突破性发展。我们不依据任何理论假设，基于实际图像成像，采用曲线尺拟合的方法分析接触角值。在本方法中，我们把曲线定义为一个不均均的多花键组成的曲线尺，建立在图像分析中立体花键的分析的基础上，结合曲线的弹性（像素离形性）以及内聚力（固液体系分子内聚力），分析接触角值。
采用本方法，我们真正实现了分析各种形状的接触角值，包括前进、后退角，不规则图像的接触角等。测值范围护大到4-180度，精度可真正达到0.02度。
您可以采购CAST3.0接触角分析软件，享受上海梭伦科技为您提供的专业接触角分析技术。

四、现有接触角仪应用的接触角分析技术分析
基于我们的分析，结合现有接触角分析技术，我们认为国内外的接触角仪所应用的分析技术基本可以总结如下：
1、简单的角度分析仪阶段：主要指国内的接触角仪，如上海中晨和承德、北京哈科等。他们的分析方法只是简单的角度分析，全基本无法实现全自动接触角计算。
2、标准接触角仪阶段：国外的接触角仪包括德国、美国FTA、韩国SEO的仪等均是采用第三阶段的接触角分析技术和第二阶段的接触角分析技术。国内CAST2.0是第二阶段的接触角仪。
3、高级接触角仪阶段：上海梭伦独家提供曲线尺与液滴外形轮廓分析技术，全面提升了接触角分析的精度与准度。