一、简介
       当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。
       接触角：液体滴落在固体的表面，由于液体表面张力作用，液体与固体之间呈张角。测试在固体的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中形成一个夹角。接触角是一种固体被另外一种液体润湿的定量测量，当接触液体是水时又称水滴角。液体与固体如果为吸引，液体将在固体表面形成一个较低的接触角（θ＜ 90。）;如果为排斥，则接触角较大（θ＞ 90。）。

      表面张力：一个分子在本体中各个方向受力均等，但是在表面位置的分子本体一方受到的引力要大于相反一方的引力。在液-气界面的引力差从里到外产生了测量的一个特性（表面张力），在液-液界面，表面张力指的是界面张力。 

      表面自由能（SE)：指固体的表面张力，表面自由能被定义为极性和色散力的总和，表示界面上分子间相互作用的特性。

图1.液滴形态及相关概念示意图

       二、衡量指标及测试方法
       2.1 衡量指标
       接触角测量仪是一种特别用在研发和质量控制时表征表面和表面处理效果的科学仪器，可以测量：
       静态接触角、动态接触角、表面自由能、表面张力、界面张力；
       能够表征测试样品的湿润性、粘附性、均匀性、铺展性、清洁度、印刷适应性、吸附作用等。
        2.2 常用测试标准
        GB/T 30693-2014塑料薄膜与水接触角的测量；
        GB/T 24368-2009玻璃表面疏水污染物检测，接触角测量法；

      ASTM C813-20通过接触角测量在玻璃上的疏水污染的标准测试方法ASTM D5946-17使用水接触角测量的电晕处理的聚合物膜的标准测试方法；

       ASTM D7334-08(2013)涂层基材和颜料的表面润湿性的标准操作通过推进接触角测量；

      ASTM D7490-2013采用接触角测量固体涂料，基质和颜料的表面张力的标准试验方法；

      ISO/TS 14778:2021纸和纸板.用光学方法测量水接触角；
      DIN 55660-2-2011油漆和清漆.湿润性.第2部分:通过测量接触角测定固体表面自由表面能；
      ISO 27448:2009精细陶瓷（高 级陶瓷、高 级工业陶瓷）——半导体光催化材料自清洁性能的试验方法——水接触角的测量
      三、应用与检测领域
      3.1 应用领域

      本公司接触角项目于2021年通过了中国国家合格评定委员会（CNAS）的现场评审，认可标准：GB/T 24368-2009玻璃表面疏水污染物检测接触角测量法。我司一直以CNAS认可的检测流程与标准高效完成检测工作，自2021年起，该项目持续参加实验室间比对活动，充分保障了接触角项目的技术水准。

       3.2 检测领域

       广泛应用于玻璃、镜片、液晶屏、光盘零组件、触摸屏、PCBA板、FPC、喷涂行业、电镀、阳极处理及镀膜等表面处理行业的表面研究和洁净度分析。如进料检验、出货质量管控、工艺开发、制程管控等。亦可协助产品制程异常失效分析，如组装粘胶异常排查、油墨位置粘胶开裂、胶封气密性测试FAIL、AF耐指纹镀膜性能验证等。

       四、实验室资源
       仪器名称：接触角测试量仪（参见图2）
       品牌型号：晟鼎　SDC-100
       接触角测量范围：0-180°
       接触角量测精度：±0.1°
       表面张力测试范围：0-1000mN/m
       表面张力量测精度：0.01mN/m
       针头外径：0.52mm，1.6mm

图2.接触角测量仪

       五、典型案例
       5.1 进出货品质管控常用物料
       卷标纸、塑料薄膜、金属零件导电镀金区域、笔记本及键盘阳极壳体、手机屏幕、屏幕保护膜、电泳或油墨层、金属PVD薄膜及粘接相关零件等。
       5.2 通过测定接触角检查PCB清洁度，确保涂层与PCB之间有良好的附着力

       保形涂层用于保护PCB免受环境条件，如高湿度、一系列空气污染物和温度的变化。PCB单个部件和组件的表面自由能差异很大，这使得保形涂层涂覆困难，增加一个等离子处理清洁步骤，从而保证更均匀的润湿。接触角的测量首先检查PCB表面润湿性，然后寻找合适的等离子体处理参数以达到合理的润湿水平，参图3。

图3.PCBA板的润湿性

       5.3 FPC线路板水滴角测试

       手机由手机盖板，TP显示器、指纹识别模块和后盖等组成，这些零件间的粘接都需要用到FPC线路板。FPC线路板在手机粘接过程中起到非常重要的作用，其粘接力的要求非常高。

        FPC线路板在贴合之前，需要用等离子清洗（30度角以内），然后再用接触角测量仪对等离子清洗的效果进行检测，参图4~5。

图4.手机零件及FPC水滴角测试

图5.FPC经等离子清洗前后的水滴角比较

        5.4 在AF镀膜行业的应用

        AF材料是一种含氟材料，具有极低的表面张力，它通过蒸镀、溅镀或喷镀沉积在基材上，增加基材的疏水、排油、防污竺性能，很好地解决了玻璃、陶瓷、金属等材质容易残留指纹污迹的显性问题。水滴角测试是检测及观测AF材料表面张力最适合的测试方案，参见图6~7。

图6.玻璃表面镀膜的润湿性

图7.AF镀膜行业的亲疏水等级

       5.5 水滴角测试在锂电行业的应用
       锂电制造主要流程为极片制造→电芯合成→化成分装。在电芯合成工艺段的等离子处理锂电用铝壳，即电芯入壳时，需要对铝壳进行等离子处理，以提高铝壳的表面能，为铝壳焊接做准备，减少焊接不良的产生。一次等离子处理可达到五种效果：去除水汽、去除有机物、表面粗糙化、表面活化、去除静电。等离子处理的效果用接触角测量仪测量铝壳实验如图8所示：

图8.锂电铝壳等离子处理前后比较

       （未处理：水滴角为93.7°，40#达因笔划过处理后：水滴角为50.2°，54#达因笔划过）。