0、 引言

油菜是重要的油料作物，而我國又是油菜生產大國，油菜產量占世界的 1/3。但與此不匹配的情況是，我國的油菜機械化收獲水平十分低下，油菜收獲中對人工的依賴程度仍然很高，直接導致我國的油菜生產成本一直居高不下，嚴重影響了其市場競爭力。

田間試驗發現，在連續的機械化聯合收獲油菜的過程中，潮濕的油菜脫出物會逐漸粘附在清選篩面，以至于篩孔堵塞，這一過程伴隨著清選損失的急劇上升，已成為制約油菜機械化聯合收獲發展水平的一個瓶頸問題。為了探求該問題的解決之道，提出適用于油菜脫出物清選的減粘降阻技術與方法，相關科研人員已對油菜物料的一些基本特性開展了研究。

已有的研究表明，油菜物料與清選篩面間的粘篩堵孔問題屬于濕粘農業物料與運動金屬部件之間的粘附摩擦問題。與此問題相關的研究涉及到摩擦、粘附和固體表面能等多個方面。其中，固體的表面能又是計算物質相互作用的重要參數，與吸附、粘附、摩擦及生物相容性等性質密切相關。固體表面能的高低可以通過其浸潤特性而得到反映，氣、固、液三相之間的接觸角是用以作為衡量固體表面浸潤特性的常用參數。已有的研究表明，浸潤特性的研究有助于相關表面的減粘降阻研究。為探究油菜脫出物的粘篩堵孔的解決之道，本文將以油菜脫出物中的油菜角果為研究對象，測試并分析油菜角果的外表面與兩種典型液相物質之間的接觸角，希望能對相關研究提供參考依據。

1、 試驗方法與試驗材料

測試接觸角大都基于圖像技術，接觸角本身包含動態接觸角和靜態接觸角兩類?？紤]本文的試驗對象為農業物料，各試樣之間存在必然的自然差異，且所需的接觸角數據滿足一般精度即可。因此，本文只測試油菜角果外表面的靜態接觸角。

試驗采用 CAM101 型接觸角測量儀進行接觸角試驗。該測量儀使用一個分辨率為 640×480 的火線視頻照相機對樣品臺上的液滴圖像進行采集，并將采集到的圖像傳輸給計算機后由計算機進行接觸角的自動測量。試驗時，需要使儀器附近的空氣流動盡可能的小，調整好注射器、樣品臺和視頻照相機鏡頭三者之間的相對位置，同時保證樣品臺的水平和注射器的垂直，并調整視頻照相機鏡頭的焦距使所得圖像最為清晰。在使用校準球進行校準之后才能正式開展接觸角試驗。試驗所用 CAM101 型接觸角測量儀。

根據大量的田間試驗可知，濕粘油菜脫出物中的液體主要為油性液體和水性液體兩類。作為典型油性液體和典型水性液體，本文采用經過過濾后的菜油和二次蒸餾水分別作為文中接觸角試驗中的液相。

文中選擇油菜的品種作為接觸角試驗中的考察因素。

為了保證試驗的可靠性，文中所用的各品種油菜角果均在同一時期內采自同一試驗田塊。室內接觸角試驗時保持室溫為 20℃，每個品種的接觸角試驗分別重復測試 6 次。本文所用的 6 個品種油菜的名稱及對應的編號如表 1 所示，這 6 個品種油菜的角果形態。

試驗當天采集的油菜角果先按品種分類并集中放置在冰箱內保險存儲，同時立即開展試驗。試驗時，先將采集到的油菜角果剝開去除其中的油菜籽粒，然后取角果的中間部分裁剪成長約 25mm、寬為油菜角果自然寬度的試樣; 將該油菜角果外表面試樣粘貼到CAM101 型接觸角測量儀的樣品臺正中位置，并注意粘貼時不能破壞油菜角果外表面的原始性狀。在旋轉注射器旋鈕產生液滴時，動作需要緩慢平穩，確保液滴在自然狀態下滴落在油菜角果試樣表面，當液滴在試樣表面穩定后才開始采集接觸角圖像。

為油菜角果外表面的接觸角試驗狀況。

2、 試驗結果與分析

分別求出每組試驗所得的 6 個接觸角數值的算術平均值和標準偏差，并將最終結果按照液相分別為二次蒸餾水和過濾菜油分別繪制到一起進行比較，最終結果分別如圖 4 和圖 5 所示，圖中一并給出了每組試驗的標準偏差。

由圖 4 可見，在試驗所選取的 6 個品種油菜中，有5 個品種的油菜角果與二次蒸餾水之間的接觸角普遍在 75°附近，屬于典型的親水性表面，只有華油 2790的接觸角超過 90°且達到了 120°附近，顯示出較強的疏水性表面。

從降低油菜物料與運動金屬部件之間粘附的角度考慮，油菜物料表面的浸潤性越偏向于疏水性越好，這樣顯然可以大大減少物料之間及物料與金屬部件之間的粘連力。因此，如果僅從圖 4 所反映的接觸角數值看，華油 2790 是有利于減粘脫附的油菜品種。

但結合圖 2 則可以看到，華油 2790\\( 即圖 2 中的第 4個油菜品種\\) 雖然與其他品種的油菜收獲于同一天，但其表觀上的成熟度則顯然要高得多。這反映出該品種的成熟期比較早，所以該品種的疏水特性必然與其成熟度很高有很大關系。但同時也能看到，該品種是 6 個品種中最細小的一個，其單個角果中油菜籽的產量顯然較低。因而，綜合該品種雖然有利于其與水性成分的減粘脫附，卻也降低了單位產量，這需要油菜育種方面的學者予以努力提高。

從圖 5 可見，試驗所用的 6 個品種油菜角果外表面與過濾菜油之間的接觸角普遍在 25° ～ 30°之間，表明其較明顯的親油特性。同樣，與眾不同的仍然是華油 2790，其角果外表面與過濾菜油之間的接觸角尚不到 15°，顯示出更強的親油特性。然而，對比圖 4 和圖5 中該品種的表現來看，華油 2790 所表現出的表面浸潤特性是矛盾的。

在圖 4 中華油 2790 較其他 5 個品種顯示出鮮明的疏水特性。這表明其表面能相對于其他5 個品種的油菜角果而言是比較低的。圖 5 中華油 2790 較其他5 個品種顯示出更強的親油特性，則表明其表面能相對于其他5 個品種的油菜角果而言是比較高的。在同樣的條件下，同一固體的表面能是常量而非變量，所以華油 2790 的角果外表面的表面能不可能同時既比另外 5 個品種的表面能低又比這 5 個品種的表面能高。因此，從表象上看，圖4 和圖5 的試驗結果是矛盾的。

實際上，在試驗過程中，作者發現由于華油 2790的成熟度較高，其角果的外表面已經因為其較低的含水率而產生了多個微觀的縱向條紋。在測試其與二次蒸餾水之間的接觸角時，水滴尚能在其表面保持完整 ; 但在測試其與過濾菜油之間的接觸角時，油滴則很快順著其表面的縱向條紋而滲透開去，因而從表觀的接觸角圖像看，油滴迅速在其表面鋪散開來，從而導致了圖 4 和圖 5 中貌似矛盾的結果。

綜合圖 4 和圖 5 可以看到，油菜角果外表面與二次蒸餾水和過濾菜油之間的接觸角受油菜品種的直接影響并不大，僅有的一個顯示出較大差異的油菜品種是因為其品種特性導致的早熟而給其角果表面接觸角帶來了較大的影響，而非品種本身的生物特性所導致。

3、 結論

1\\) 試驗所選擇的 6 個油菜品種中，僅有一個品種的角果外表面顯示出疏水特性，其余 5 個品種的外表面均顯示出親水特性，同時所有品種的角果外表面均表現為顯著的親油特性。

2\\) 在文中所用的各油菜品種中，油菜角果外表面的浸潤特性直接受油菜品種因素影響不明顯，但會因油菜品種對成熟度的影響而間接地影響到其表面浸潤特性。

參考文獻:
［1］ 馬征，李耀明，徐立章． 油菜漂浮速度、摩擦與浸潤特性的測定與分析［J］． 農業工程學報，2011，27\\( 9\\) : 13－17．
［2］ 李耀明，馬征，徐立章． 油菜聯合收獲機篩面粘附物摩擦特性［J］． 農業機械學報，2010，41\\( 12\\) : 47，54－57．