张力仪(2017年表面张力仪、接触角测量仪、水滴角测量仪技术革新总结)

作为美国科诺亚太区投资公司，2017年，上海梭伦在表面张力仪、界面张力仪、水滴角测量仪以及接触角测量仪等众多核心仪器的技术革新方面取得了很大重大突破。而这些技术革新或技术突破也正切合了上海梭伦作为上海市高新技术企业的技术优先的企业战略。

1、2017年表面张力仪的技术发展

2017年，上海梭伦在表面张力仪方面取得的进步最为突出，体现为：

第一、表面张力仪半导体（帕尔贴加热、制冷系统）实现了－20－200度高温度范围的控制，远高于同行的水平。

第二、表面张力仪称重原理的动态铂金板法表面张力测值与最大气泡法原理实现了数据对比。进而，动态表面张力测试技术进行了全面提升，实现了10ug级动态吸附测试功能以及动态粘附力测试的突破。

第三、最为突破性成果－表面张力三明治效应测试技术获得国家专利授权，为进入表面张力测值的新阶段、揭示表面张力或界面张力新现象提供了新的思路和方法。我们相信，在未来不久的一段时间，表面张力三明治效应的测值必将成为新材料、新工艺研究的新热点技术。

2、2017年界面张力仪的技术发展

2017年，界面张力仪特别是高温高压条件下的界面张力测值是上海梭伦研发和技术发展的重点项目。正是在2017年，上海梭伦在美国科诺团队的支持下，实现了高温高压旋转滴界面张力仪、高温高压接触角和界面张力仪、高温高压密度计这三个“油田界面化学三剑客”的全面突破。

高温高压旋转滴界面张力仪的技术研发方面，突破了管式样品管耐压不超过50MPa的技术瓶颈，创新性的发明了侧方密封样品管技术（已经申请专利），从而为实现更高的压力和温度条件下的界面张力测值提供了可能。新材料、新工艺、新的光路结构设计，这些均是高温高压旋转滴界面张力仪的重大突破。新的红宝石球标定技术采用，为提高旋转滴界面张力仪的测值技术提供了最有力的保证。

高温高压接触角仪和界面张力仪方面，实现了自动高压注射泵条件下的恒压控制系统的设计，同时，在世界上首次揭示了超高压条件下二氧化碳气－液转换以及表面张力、接触角变化视频。

高温高压密度计特别是高温高压接触角测量仪的密度测量方面取得关键性突破，采用ADSA－RealDrop算法，实现了高温高压条件下的密度非接触式测量。本项技术同时可以应用到超高温，如1500或1700摄氏度条件下的密度测量。

3、2017年接触角测量仪和水滴角测量仪的技术发展

2017年，对于接触角测量仪和水滴角测量仪行业应该是最为不平凡的一年。正是在2017年，上海梭伦一语道破天机－－原来长期以来被用户所习惯性接受的“接触角测量仪”很多只是一个数码量角器。这样的“数码量角器”的论断虽然有哔众取宠之味，但是，为真正揭示了一个长期不被重视或长期没有被深知的技术领域，那就是接触角测量以及接触角所揭示的领域将不是简单的水滴滴到固体表面，拍个照片，量个角度而已。

圆拟合、椭圆拟合法、切线法的“接触角测量仪”由于其采用的算法为几何或数学算法，与接触角测量的界面化学的专业分析仪器相去甚远。接触角测量仪涉及到表面张力、重力、浮力（如果存在时，特别是气泡捕获法时）、表面张力、界面张力的综合分析，是界面化学领域的物性测值。

最简单的量角器软件可以在手机APP库里非常方便找到很多。其中APP多功能图片计算器最为方便，操作也极为方便。而目前所谓的接触角测量仪在没有接触角测量仪所具备的三个核心技术之前，只能视为数码量角器，因为，其本质只是一个数学的圆、椭圆、曲线方程拟合拍摄下的图像的软件，同时加上一个卧式显微镜而已。在某宝时，卧式显微镜通常便宜的只有1000元不到，好一点的也就6000元左右。所以，如果只是想量个角度，完全没有必要采购万元或3万元的所谓的接触角测量仪。更不用说需要买超过10万元的国外的“接触角测量仪”了。因为，您的需求仅仅是数码量角器，所以过万的价格都是浪费。

但是，如果您是：

（1）想通过购买接触角测量仪评估工艺如Plasma效果，需要重复性好，精度高。

此种应用条件下由于角度值偏低且易出现非轴对称图像。需要考虑采用彩色摄像机、遮光板技术、微分头样品台和镜头独立调整二维水平功能（否则极可能看到不接触线）。这些只有ADSA－RealDrop算法以及相应的硬件结合的真正的接触角测量仪才能赋予的功能

（2）通过购买接触角测量仪研究新技术，如防指纹效果等

需要采购基于ADSA－RealDrop算法，且采用Equation of State算法，评估油、水两种接触角值，并采用润湿性曲线包络图评估AF镀膜效果。

（3）研究新材料、发表论文

需要专业的真正涉及界面化学物性测值的ADSA-RealDrop算法，最低要求为A.W.Neumann教授的ADSA－P算法（可在google检索相关文献或联系我们下载相关文献）。只有专业的算法才能揭示表面化学或界面化学领域的接触角及其现象。而圆拟合、椭圆拟合的结果通常不被专业人员所接受。

那么，您需要一台专业的接触角测量仪。一台专业的接触角测量仪在考虑材料的化学多样性、表面粗糙度或异构性后，应该具有：

（1）样品台独立调整水平度功能，最为理想的是采用微分头控制二维光学水平调整架；

（2）镜冰独立调整水平度功能，最为理想的是结合滚动角调整（0.01度要求）和微分头控制一维水平调整架（无滚动角平台时，应为二维水平调整架）

（3）ADSA－RealDrop算法的软件，最基本要求为ADSA－P算法（轴对称条件下测值）。

（4）红宝石球检定和调整工具而非玻璃标定板。（前者可以实现3D条件的接触角检定与修正机械结构的误差，如俯视角度等进行微调）

对于高性能的要求，通常需要该接触角测量仪提供：

（1）彩色高速摄像机（超过400帧/秒），以满足不同的需求；

（2）平行光源背光系统（同时提供同轴对光系统），以提升测值精度；

这样您才能够实现：

（1）发表文章时，您可以很自信您的数据是符合界面化学物性测值的，是可靠的；

（2）测值的数据是可信的，您已经具有说服别人的工具（红宝石球工具）；

（3）测值数据是可重复的（通过检测探针液体如蒸馏水的表面张力实现控制数据重复性的目标）

（4）您可以实现一法（ADSA－RealDrop）测试动、静态，亲疏水不同材料的接触角值，同时可以得到修正接触角滞后性的本征接触角值，表面自由能值。

这样也就不在为这些问题所困扰：

（1）测试的接触角图片有一些看起来非常好，软件就是不能分析出一个结果；

（2）测值的接触角图片和结果由于角度值被怀疑而被退稿；

（3）今天的测值结果与昨天的接触角测值结果不一致却找不到原因；

等等

2017年，接触角测量仪的技术发展还体现为：

（1）2017年，上海梭伦改进了接触角测量仪或水滴角测量仪的检定工具－红宝石球检定工具，创新性的引入了千分表作为测量工具，实现了检测接触角测值结果以及调整接触角测试机械结构相结合的检定接触角的目的。从而，将接触角检定工具从简单的玻璃校准块的2D测值工具到3D时空的检定调校的突破。具体玻璃检测块与红宝石球检测接触角测量仪的区别请参考上海梭伦相关文献。

（2）2017年，上海梭伦的接触角测量仪在美国科诺团队支持下，实现了2米超远距离1uL小水滴的测值，视野范围在2米时仍能够保持在20mm以内，图像放大率与标准接触角测量仪的1X相当。这样，真正解决了超大样品如100寸液晶屏的超低接触角测值问题。而同样的测试要求，在没有超远距离显微镜之前，只能通过手持便携式接触角测量仪实现。但是，便携式接触角测量仪以及其他厂家采用的可折叠式光路结构的接触角测量仪均是采用了棱镜结构，存在明显的俯视角度，严重影响到测值结果（这个测值误差是由硬件导致的，是非线性的，无法通过软件修正俯视角度）。

（3）彩色摄像机，特别是彩色高速摄像机全面应用于高端接触角测量仪中，从而使得接触角测值的精度提升了一个台阶。黑白条件下的接触角轮廓线附近存在黑、灰、浅灰等过滤区，而彩色摄像机时，只有蓝（255值）和灰的分界，测值精度真正可实现亚像素级。

2018年，上海梭伦将在美国科诺团队的支持下，坚持以技术创新为战略，力争在最大气泡法动态界面张力测值、界面张力三明治效应、大尺寸接触角测量仪上取得更大的突破，引领行业发展新水平。

我们也愿2018年，采购上海梭伦接触角测量仪和表面张力仪的上市公司与2017年采购上海梭伦接触角测量仪的这些科技股一样取得股市长红！采购上海梭伦接触角测量仪和表面张力仪的非上市公司、学校、科研院所能够在2018年实现全新突破，结出更多技术创新成果果实！