碳紙，是一種由碳纖維制成的高性能多孔擴(kuò)散層材料。它不僅是電極的支撐體，更是反應(yīng)氣體和產(chǎn)物水傳輸?shù)?/span>“交通要道"。在質(zhì)子交換膜燃料電池中，碳紙需要維持恰到好處的水分平衡：過(guò)多的水會(huì)堵塞孔隙，導(dǎo)致“淹水"，阻礙氣體傳輸；過(guò)少的水則會(huì)使質(zhì)子膜干燥，內(nèi)阻升高。理想的碳紙必須經(jīng)過(guò)精巧的疏水改性，使其具備特定的親疏水平衡，才能高效地將反應(yīng)生成的水排出，同時(shí)保證氣體的順暢供應(yīng)。

  碳紙的親疏水性能，通常使用接觸角這一指標(biāo)來(lái)量化。它指的是液滴在固體表面達(dá)到平衡時(shí)，在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角。

接觸角 < 90°：表現(xiàn)為親水（疏油）。液體易潤(rùn)濕表面，傾向于鋪展開(kāi)。

接觸角 > 90°：表現(xiàn)為疏水（親油）。液體難以潤(rùn)濕表面，傾向于形成液珠。

  對(duì)于碳紙而言，僅僅知道是親水還是疏水是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。精確的接觸角度數(shù)、動(dòng)態(tài)前進(jìn)/后退角、滾動(dòng)角等參數(shù)，才能全面反映其在實(shí)際工作狀態(tài)下的潤(rùn)濕行為和水管理能力。傳統(tǒng)的目測(cè)法或簡(jiǎn)單的圖像分析法，存在主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差、數(shù)據(jù)單一等問(wèn)題，難以滿足研發(fā)和質(zhì)量控制對(duì)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度的要求。

  北斗儀器接觸角測(cè)量?jī)x為解決這一難題提供了完整的解決方案。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在測(cè)量的精準(zhǔn)性、全面性和自動(dòng)化上。

1、高精度成像與算法分析

儀器采用高分辨率工業(yè)相機(jī)和精密光學(xué)系統(tǒng)，能夠清晰捕捉液滴在碳紙粗糙多孔表面上的瞬間形態(tài)。通過(guò)先進(jìn)的Young-Laplace方程擬合算法，自動(dòng)排除邊緣擾動(dòng)，即使對(duì)于因表面粗糙度而輕微變形的液滴，也能計(jì)算出最真實(shí)的接觸角值，精度可達(dá)±0.1°。

2、全面表征動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕行為

北斗接觸角測(cè)量?jī)x不僅能測(cè)量靜態(tài)接觸角，更能全面分析動(dòng)態(tài)過(guò)程：

前進(jìn)角/后退角測(cè)量：通過(guò)增/減液滴體積，模擬水在碳紙孔隙中侵入和退出的過(guò)程，這對(duì)評(píng)估碳紙的“水閥"效應(yīng)至關(guān)重要。

滾動(dòng)角測(cè)量：測(cè)量液滴開(kāi)始滾落的最小傾斜角，直接反映碳紙的排水利能力。滾動(dòng)角越小，排水性能越好。

3、表面自由能分析

基于接觸角數(shù)據(jù)，儀器軟件可進(jìn)一步計(jì)算碳紙的表面自由能及其色散、極性分量。這為深入理解碳紙經(jīng)PTFE（聚四氟乙烯）等疏水劑改性后的表面化學(xué)變化提供了理論依據(jù)，指導(dǎo)改性工藝的優(yōu)化。

  北斗接觸角測(cè)量?jī)x將碳紙表面“看不見(jiàn)摸不著"的親疏水特性，轉(zhuǎn)化為一組組精確、可重復(fù)、多維度的科學(xué)數(shù)據(jù)。它如同一位忠誠(chéng)的“翻譯官"，精準(zhǔn)地解讀著碳紙表面的微觀物理化學(xué)語(yǔ)言，為提升新能源裝置的性能與壽命提供了技術(shù)支撐。在追求效率的新能源時(shí)代，這種精準(zhǔn)的測(cè)量，正是邁向創(chuàng)新的堅(jiān)實(shí)一步。