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      采用國內外不同公司的接觸角測量儀測試軟件分析同一張圖片的分析結果對比

      點擊次數:2635    發布時間:2022-09-26 00:00:00

      https://www.lpdlabservices.co.uk/analytical_techniques/surface_analysis/wettability/optical_contact_angle.php

      通過訪問如上地址,可以得到一張超疏水材料的接觸角圖片。

      接觸角測試圖片

      將圖片采用photoshop進行轉換格式,轉換成8位灰度圖片,且格式為BMP圖片后,即可用于采用不同的接觸角分析軟件進行分析測量。

      一、采用接觸角分析軟件DSA3分析測試結果。

      1、采用Young-Laplace方程擬合分析得到的結果為161度。如下圖所示:

      Young-Laplace方程擬合測試接觸角值

      可以很明顯的看出,左側部分擬合度較好,體現為擬合的綠色線與紅色的邊緣查找線(或黑色的液滴輪廓部分)基本重合,但是,右側部分出現了明顯的不重合,黑色部分約有3像素左右偏出。

      因而,Young-Laplace方程擬合算法無法判斷出非軸對液滴的除了簡單的角度值之外更多的信息。如3D接觸角功能等。

      2、橢圓擬合分析接觸角值。

      橢圓擬合分析測試接觸角值

      通過如上圖片,可以明顯看出,橢圓擬合線綠色部分在接觸位置沒有與紅色或黑色的輪廓部分重合,因而,出現角度值偏低147.5度就不能被采用來表征樣品的接觸角值。

      3、切線法

      切線法評估樣品的接觸角值

      切線法測值結果中雖然能夠顯示出左、右角度的一定偏差。但這個角度的測值精度顯然是不夠的,且與Young-Laplace方程擬合法的偏差值過大,角度值也無法用于評估樣品的接觸角值。

      4、圓擬合法。顯然,圓擬合法對于這樣的樣品的接觸角測值是根本無效的。擬合線根本無法與輪廓線重合。

      圓擬合法測試接觸角值

      二、OCA2.0評估接觸角值

      1、Laplace-Young擬合法測試接觸角值。

      僅從擬合度而言,測值結果是可以。但是,從擬合線來講,其右側部分同樣存在2像素左、右沒有重合部分。因而,測值結果同樣無法分辨出這樣的圖片中的特殊意義,即左、右角度值由于樣品的不水平而出現的偏差。

      OCA2.0測試接觸角值Young-Laplace方程擬合法

      2、橢圓擬合法分析接觸角值。同樣的,OCA的橢圓擬合也無法擬合上液滴的輪廓,因而,角度值也是無法被接受的。

      橢圓擬合法

      三、中國國產分析軟件用于評估這個圖片的接觸角值。

      1、橢圓擬合法測試接觸角值。事實上,橢圓擬合無論國內外均無法實現重合度更好。

      橢圓擬合法測試接觸角值

      2、差分橢圓擬合:相對于單橢圓而言,有多提升。但擬合度還是差強人意,關鍵在于角度值根本沒有界面化學的意義,其僅僅作為參考,無法作為科學意義上的表征固體物理化學所用。

      3、Laplace-Young擬合法測試接觸角值。與國外的軟件同樣的無法分辨出左、右角度值的偏差。因而,性上不足以讓客戶放心采用其數據。

      Laplace Young擬合接觸角值

      四、美國科諾的阿莎算法

      阿莎算法測試固體材料的接觸角值

      可以看出,阿莎算法的分辨出了左、右角度值的偏差值,同時將左、右兩側相對應的表面張力值進行了計算分析。從擬合度而言,擬合度。

      五、Advance 軟件用于評估樣品的接觸角值。

      1、Young-Laplace方程擬合法

      advance 接觸角分析軟件 Young-Laplace方程擬合法的缺陷

      可以看出,由于出自同一個公司的軟件,與DSA3.0相比,其測值數據基本保持一致。但是,Advance軟件在擬合線上做了相當大的文章。從如上不同的軟件對比來看,分析接觸角測值結果是否合理的方式主要是看擬合線(綠色)與紅色或黑色的輪廓線是否重合。但是Advance版本顯然將藍色的擬合線變成粗線,這樣擬合度不好時就無法看出來了。而從如上圖片可以看出,無論左、右兩側的均出現了紅色部分沒有被覆蓋的情況,顯然,即使在作出特殊處理后,其擬合結果同樣是無法被接受的。但是,這是在能夠看到不能擬合的情況時才能夠被發現,如果出現擬合度只差2個像素左右時(通常角度誤差5度左右),則無法評估出一個合理的角度值了。

      2、橢圓擬合:可以看到,橢圓擬合在擬合線變粗時也無法實現覆蓋紅色的邊緣線,從這個意義上來講,橢圓擬合的應用范圍很小。通常只有部分國產的儀器廠家以及部分日本、美國的廠家才用這樣的算法。主要原因在于其近三十年來均沒有升級相應的算法。

      橢圓擬合分析測試接觸角值

       


      因而,在如圖中所示的由于本身儀器設計問題,主要是樣品臺無法調整水平所致,導致的一些角度值的變化,事實上,國外的以及國內的接觸角測試軟件均無法進行的評估與判斷,因而,測值的數據具有很大的不確定性。

      同時,可以看出,橢圓擬合或雙橢圓等技術,僅僅是簡單的量角器而已,與意義上的接觸角測量區別非常大,測值數據通常無法作為性文獻或品質控制、研發單位所采用。

       

      阿莎算法的優勢在于可以自動進行重力系數根據傾斜角度變化而自動進行修正,同時,將表面張力、接觸角綜合進行分析評估,因而,其測值結果更有意義,更具有性。

       

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