به توانایی یک مایع در برقراری تماس با سطح جامد تر شوندگی (Wettability) گفته می شود. میزان تر شوندگی از نیروهای بین مولکولی حاصل می شود که از تعادل بین نیروهای پیوستگی و چسبندگی تعیین می‌شود. به حداکثر زاویه تماس یک قطره با سطح مورد نظر، زاویه پیشروی و حداقل زاویه تماس را زاویه پسروی می‌گویندکه به اختلاف میان این دو زویه پسماند زاویه تماس می گویند .طبق قانون یانگ، ترشوندگی یک سطح ایده آل طبق رابطه زیر محاسبه می شود:
γSG = γSL + γLG cosθ
ɣ نشانگر انرژی آزاد سطح بین سطوح مایع و جامد و گاز و θ زاویه تماس است.
دستگاه اندازه گیری زاویه تماس - Contact angle measurement device - دستگاهی است که به کمک آن می توان زاویه تماس مایعات در سطح مواد جامد را به صورت تصویری محاسبه نمود. از طریق این آنالیز می‌توان میزان آبگریزی، آب دوستی و یا تمایل به جذب سایر مایعات به غیر از آب را روی سطح اندازه‌گیری کرد. اندازه‌گیری زاویه تماس معمولا با قطره آب )با حجم 4 تا 10 میکرولیتر) توسط سیستمی مجهز به یک دوربینCCD با قابلیت عکس‌برداری از قطره و دارای نرم افزار سنجش زاویه تماس قطره با سطح مورد نظر انجام می شود. به کمک این دستگاه، همچنین می توان انرژی آزاد سطح مواد جامد نظیر فلزات، پلیمرها و ... را نیز اندازه گیری نمود.
نمونه‌ها در آنالیز زاویه تماس باید به صورت تخت و مسطح باشند (مانند لایه‌های نازک روی سطح شیشه). ابعاد نمونه‌ها بهتر است بین 1 در 2 و 5 در 5 سانتیمتر باشد.لازم به ذکر است که این آنالیز برای نمونه های پودری مناسب نیست، با این حال در صورت لزوم نمونه های پودری باید بصورت قرص آماده سازی شوند.
اگر زاویه تماس کمتر از ۱۰ درجه باشد نمونه ابر آبدوست، اگر زاویه تماس بین ۱۰ تا ۹۰ درجه باشد نمونه آبدوست، اگر زاویه تماس بین ۹۰ تا ۱۲۰ باشد نمونه آبگریز و اگر زاویه تماس بیشتر از ۱۲۰ درجه باشد نمونه ابر آبگریز نامیده می‌شود.
برخی از کاربرد های دستگاه زاویه تماس:
بررسی نتایج حاصل از اصلاح سطح در علوم مهندسی سطح و علوم پایه
بررسی لایه نشانی انواع مولکول های زیستی در مباحث فناوری های زیستی و نانو فناوری
بررسی خاصیت خود تمیز شوندگی سطوح
بررسی ساختار ابر آبگریز و ابر آبدوست سطوح
و تغییرات ساختاری سطوح جامد
برای اندازه گیری انرژی سطح از سیالات ۲و۴ پنتادیون، فرمامید، آب دیونیزه، گلیسرول استفاده می شود. برای هر نمونه سه عدد مربوط به زاویه تماس قطره آب بر روی سطح به همراه عکس آن ها گزارش می شود. نمونه ها باید به صورت تخت و مسطح باشند ابعاد نمونه ها بهتر است از 10 میلیمتر بزرگ تر باشند.
منابع
1- Kozbial, Andrew, Zhiting Li, Caitlyn Conaway, Rebecca McGinley, Shonali Dhingra, Vahid Vahdat, Feng Zhou, Brian D’Urso, Haitao Liu, and Lei Li. "Study on the surface energy of graphene by contact angle measurements." Langmuir 30, no. 28 (2014): 8598-8606.
2- Krishnan, Anandi, Yi-Hsiu Liu, Paul Cha, Roger Woodward, David Allara, and Erwin A. Vogler. "An evaluation of methods for contact angle measurement." Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 43, no. 2 (2005): 95-98.
3- Hubbe, Martin A., Douglas J. Gardner, and Wei Shen. "Contact angles and wettability of cellulosic surfaces: a review of proposed mechanisms and test strategies." BioResources 10, no. 4 (2015).