a) 計(jì)算材料的本征接觸角

    這是 r 值經(jīng)典和重要的應(yīng)用之一。對(duì)于粗糙表面，你無法直接測量其本征接觸角 θ。但如果你能通過其他技術(shù)獨(dú)立測量出表面的 r 值，再結(jié)合接觸角測量儀測得的表觀接觸角 θ*，你就可以利用 Wenzel 公式反算出本征接觸角。這允許研究人員剝離物理粗糙度的影響，單獨(dú)研究表面化學(xué)改性（例如涂層、等離子處理）的真實(shí)效果。判斷一種新材料的疏水性是源于其化學(xué)本質(zhì)，還是主要靠物理結(jié)構(gòu)，r 值是關(guān)鍵證據(jù)。

    b) 指導(dǎo)功能性表面的設(shè)計(jì)與制造

    當(dāng)你想設(shè)計(jì)一個(gè)超疏水或超親水表面時(shí)，r 值是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)目標(biāo)。目標(biāo)驅(qū)動(dòng)： 假設(shè)你知道某種材料的本征接觸角 θ=120°（疏水），而你希望制造出表觀接觸角 θ*>150°（超疏水）的表面。你可以通過 Wenzel 公式估算出需要達(dá)到的最小粗糙度因子 r。cos150° ≈ -0.866，cos120° = -0.5，r > cos150° / cos120° = (-0.866) / (-0.5) = 1.732這意味著，你需要設(shè)計(jì)一種微納結(jié)構(gòu)，使其粗糙度因子至少大于 1.732。這為表面微加工工藝提供了明確的、可量化的目標(biāo)。

    c) 科學(xué)區(qū)分不同的潤濕狀態(tài)

    在實(shí)際測量中，一個(gè)疏水粗糙表面的表觀接觸角可能非常高，甚至超過 Wenzel 模型的預(yù)測上限。這時(shí)，獲得 r 值就至關(guān)重要。診斷工具： 你可以用測量到的 θ* 和已知的 r 值，去驗(yàn)證 Wenzel 公式是否成立。如果計(jì)算結(jié)果符合 Wenzel 模型，說明液體處于 Wenzel 狀態(tài)（均勻濕潤）。如果實(shí)測的疏水性遠(yuǎn)強(qiáng)于 Wenzel 模型的預(yù)測（即 cosθ* 遠(yuǎn)小于 r · cosθ），則強(qiáng)烈表明液體處于 Cassie-Baxter 狀態(tài)（復(fù)合界面，底部有空氣截留）。意義： 這種區(qū)分對(duì)于評(píng)估表面的穩(wěn)定性至關(guān)重要。Wenzel 狀態(tài)下的液滴通常是粘滯的（高接觸角滯后），而 Cassie 狀態(tài)下的液滴則是易滾動(dòng)的（低接觸角滯后）。知道液滴處于哪種狀態(tài)，才能判斷一個(gè)超疏水表面是否穩(wěn)定、是否實(shí)用。

    d) 作為表面質(zhì)量的控制參數(shù)

    在工業(yè)生產(chǎn)中，如果某種特定的粗糙度是產(chǎn)品功能（如防水、潤滑、粘附）所必需的，那么 r 值可以作為一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量控制指標(biāo)。通過定期抽樣測量產(chǎn)品表面的 r 值，可以確保生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品性能的一致性。

視頻接觸角測量儀

視頻接觸角測量儀