你知道吗？  

一只壁虎能在光滑的玻璃上爬行而不掉落，  

一片荷叶能滴水不沾、自清洁如新，  

如今，科学家模仿这些自然奇迹，  

造出了能高效淡化高盐度海水的“智能膜”。

而这背后，都离不开一台关键设备—— 接触角测量仪！

 

近期发表于《npj Clean Water》的一项研究中，沙特阿卜杜拉国王石油与矿业大学团队成功研制出一种仿生多层Janus膜，解决了膜蒸馏技术中膜污染、易脱层、通量低等工业级难题。

 

一、研究亮点：

 

- 仿壁虎脚掌结构：通过电喷雾技术构建超疏水界面层，接触角高达151.8°

- 三层定向润湿设计：上层疏水（131.5°）、中层超疏水、下层亲水（41.4°）

- 卓越性能：在70,000 ppm高盐水中，实现37.16 kg/m²·h的高通量，99.99%*脱盐率，稳定运行超过60小时

 

图1：界面层与支撑层的形貌及表面特性。a1、a2为M2膜（界面层）与a3水滴接触时的SEM表面形貌及接触角；b1、b2为M3膜（界面层）与b3水滴接触时的SEM图像；c1、c2为M4、M5和M6膜支撑层/底层与c3水滴接触时的SEM图像。

 

二、接触角测量仪：膜材料研究的“科学之眼”

 

（1）测量原理：

通过高分辨率相机捕捉液滴在固体表面的形态，精准计算：

- 静态接触角：判断表面亲/疏水性

- 动态接触角：前进角、后退角，分析滞后性

- 滚动角：评估表面自清洁能力

 （2）在研究中的关键作用：

- 验证PVDF疏水层的131.5°接触角

- 确认电喷雾界面层的**超疏水特性（151.8°）

- 评估PEI支撑层的**亲水性能（41.4°）

- 监测长期运行后膜表面的**润湿性变化

 

三、广泛应用领域

1. 膜材料研发

- 疏水/超疏水膜：PVDF、PTFE、PP等

- 亲水/双亲（Janus）膜：定向输水设计

- 抗污染/抗结垢功能膜

2. 水处理与淡化

- 膜蒸馏（MD）、反渗透（RO）、正渗透（FO）

- 高盐水、废水、含油废水处理

- 膜污染与清洗效果评估

3. 能源与环境

- 电池隔膜润湿性调控

- 太阳能蒸发膜设计

- 油水分离材料开发

4. 生物与医疗

- 血液分离膜、药物过滤膜

- 生物相容性表面修饰

- 医疗器械抗蛋白吸附涂层

 

图2：接触角测量在不同领域应用（图源于豆包AI生成）

 

四、 为什么科研与工业都选择接触角测量仪

 

> “从实验室创新到工业落地，接触角测量是材料性能验证不可或缺的一环。”

 

无论是开发新一代仿生膜，还是优化现有分离材料，一台高精度的接触角测量仪都能为你提供：

-客观数据支撑材料设计与改进

- 加速研发周期，降低试错成本

- 提升论文与专利的说服力与创新性

 

五、 结语

 

从仿生Janus膜的海水淡化突破，到功能性分离材料的不断创新，接触角测量仪正成为表界面科学研究与工业应用的核心工具。

 

DSA-X Plus 专家型接触角测量仪

 

由贝拓科学自主研发设计生产的光学接触角测量仪，内置五种分析算法，涵盖全角度范围测量，其中YoungLaplace拟合方法为贝拓独家，针对120°以上角度具有更为精准的测分析方法，尤其在150°甚至160°以上角度拟合效果更佳。

 

如果您正在寻找一款能够精准解读材料润湿行为、助力高性能膜材料开发的接触角测量仪，欢迎联系我们获取详细资料与技术方案！

 

**参考文献**  

Doguwa, A., et al. (2025). Bio-inspired surface engineered multilayer Janus membrane for efficient desalination of highly saline water in membrane distillation. *npj Clean Water*, 8, 60.

 

【标签】#接触角测量 #膜材料 #海水淡化 #仿生材料 #科研仪器 #水处理技术