水滴角與潔凈度的關系

水滴角與潔凈度之間存在密切的關系。水滴角（或稱水接觸角）是指在固體表面上的液滴在固-液-氣三相交界點處形成的夾角，它能夠反映材料表面的清潔程度和表面物理化學性質。這一指標在評估材料表面處理效果、表面附著力、粘接性以及憎水性等方面具有重要作用。

下面將詳細探討水滴角與潔凈度之間的關系：

1. 基本定義

- 水滴角的定義：水滴角特指水滴在固體表面形成的接觸角。它是通過在固-液-氣三相交界點處液滴形成的切線與接觸點連線之間的夾角來衡量的。通常采用二次蒸餾水進行測試，以保證水的表面張力值穩定。

- 潔凈度的定義：潔凈度是指空氣環境中空氣中所含塵埃量的多少。單位體積空氣中大于等于某一粒徑粒子的數量決定了潔凈度的高低，含塵量高則潔凈度低，反之亦然。

2. 水滴角對潔凈度表征

- 表征清潔程度：通過測量水滴在表面上的接觸角，可以評估表面的清潔程度。如果液滴可在表面鋪展，表示較低的接觸角，表面較清潔；反之，若液滴形成較高接觸角，可能表明表面存在憎水性的污染物如油質或脂質。

- 綜合分析技術：除了直接觀察接觸角大小，現代接觸角測量儀器還結合了多種分析技術，例如停滴、振蕩滴等方法，從而更全面地評估材料表面的濕潤性和清潔度。

3. 水滴角測量方法

- 外形圖像分析法：通過直接觀測液滴在固體表面上的外形，利用高分辨率相機捕捉液滴形狀，并通過計算軟件分析接觸角大小。這種方法直觀且廣泛應用于各類表面清潔度測試。

- 稱重法：這種方法主要用于特殊條件下的接觸角測量，通過監測液滴質量的變化來推算接觸角大小。這種方法適用于動態變化環境和高精度要求場合。

4. 接觸角與潤濕性

- 接觸角影響潤濕性：接觸角小于90度時，固體表面為親水性，即液體較易潤濕固體表面；當接觸角大于90度時，固體表面為疏水性，液體不易潤濕固體表面。這種特性對于評估材料表面的防污性和防水性至關重要。

- 潤濕性影響潔凈度：良好的潤濕性有助于清洗液有效鋪展到材料表面，提升清洗效果。相反，較差的潤濕性會導致清洗不徹底，影響整體潔凈度。

5. 接觸角應用

- 材料表面處理評估：通過對接觸角的測量，可以判斷材料表面的處理效果，例如在手機玻璃鍍膜、防指紋涂層噴涂等工藝中廣泛應用。這些處理工藝直接影響產品的最終質量和性能。

- 清潔度標準化應用：在航空航天、半導體制造等高標準清潔要求的行業中，接觸角的測量被用于制定和檢驗清潔度標準。這些標準確保產品在關鍵生產過程中達到一致的質量要求。

6. 實際案例分析

- PCB板和芯片制造：在PCB板和芯片制造過程中，通過測量焊盤和芯片表面的接觸角，可以有效評估其潔凈度和焊接質量。高接觸角可能表明表面污染，需要再次清洗。

- 顯示屏和觸摸屏生產：在顯示屏和觸摸屏的生產中，通過水滴角試驗評估表面的防污性和用戶體驗。較低接觸角意味著表面容易被污漬附著，而較高接觸角則有良好的自清潔效果。

7. 環境條件影響

- 溫度穩定性影響：由于水的表面張力受溫度影響，因此在測量水滴角時需要保持環境溫度的穩定性，以確保數據的準確性和可重復性。

- 水的純度要求：測試用水需保證高純度，通常使用二次蒸餾水，以避免水中雜質對接觸角測量的影響。

8. 接觸角局限性

- 特殊材料誤差：對于某些特殊材料，即使表面很清潔，接觸角也可能較大。這種情況下，單純依靠接觸角法評估潔凈度可能不夠準確，需要結合其他檢測方法。

- 人為因素干擾：接觸角測量受人為操作因素影響較大，例如液滴大小的控制、表面預處理等，需要在嚴格規范的操作流程下進行。

水滴角測試儀采用計算機和工業數碼相機采集圖象，并對圖象進行分析，保存、打印、調閱，操作簡單方便。可自動、快速地樣品分析，高速動態圖象捕捉，測試精度高。試樣(液滴)大小、及進樣速度可通過計算機設定控制。視頻采集試樣圖象信息，可進行圖象測量分析、保存、打印。可調平面平行背光源，光源亮度連續可調，液滴毛細管直徑尺寸統一，在基本標準配置上，可增加自動調焦。工作臺自動升降，毛細管自動升降系統，可用懸滴法測量液體界面張力。自動計算表面能和粘性系數，可形成靜滴法、尺寸計算法、轉落法、插入法、浸沉法等測試功能。主要是為了滿足質量控制、研究開發和工程管理的不同要求而設計。

水滴角測試儀在測試水滴角前，一定要作進液系統及水的清潔度的判斷。方法為測試前采用基于ADSA-RealDrop算法的Young-Laplace方程擬合法對水的表面張力值進行測試。ADSA-RealDrop法由于不受針頭直徑的影響，因而是目前理想的測試水的表面張力值的方法。

如果測得的表面張力值符合文獻值，即20℃時可以達到72.75mN/m時，則說明測試用探針水和進液系統是干凈的。如果測試值低于70mN/m，則說明體系是不干凈的。如果高于75mN/m，則說明測試方法有問題。