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技術(shù)文章

什么是動(dòng)態(tài)接觸角以及測(cè)定

閱讀:380          發(fā)布時(shí)間:2024-3-29

楊氏方程中所預(yù)示的接觸角是假定固體表面平坦光滑、化學(xué)均勻、各相同性,固—液—?dú)馊噙_(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)下的接觸角,也稱(chēng)之為靜態(tài)接觸角(Staic Contact Angle)θO,即固—液—?dú)馊嘟佑|線(xiàn)靜止未發(fā)生移動(dòng)的接觸角。

但實(shí)際的固體表面在一定程度上可能存在粗糙不平、化學(xué)組成不均一,受污染等多種情況,這就使得實(shí)際接觸角并非如楊氏方程所預(yù)示的取值W一。而是在相對(duì)穩(wěn)定的兩個(gè)角度之間變化,這種現(xiàn)象被稱(chēng)為接觸角滯后現(xiàn)象。上限為前進(jìn)接觸角(Advancing Contact Angle)θA,下限為后退接觸角(Receding Contact Angle)θR。通常定義,液—固界面取代氣—固界面后形成的接觸角叫前進(jìn)接觸角;而氣—固界面取代液—固界面形成的接觸角叫后退接觸角。一般情況下前進(jìn)角總是大于后退角,二者之差θA-θR=Δθ定義為接觸角滯后(Contact Angle Hysteresis)。

接觸角滯后的大小決定了液滴從固體表面滾落的難易程度,滯后越大表明液滴越不易從表面滾落。滾動(dòng)角(Sliding Angle)能直觀的反映出接觸角滯后的大小。所謂滾動(dòng)角是指一定體積的液滴從固體表面發(fā)生滾落時(shí)所需的最小傾斜角度,用α表示。我們一般用動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定儀測(cè)量。滾動(dòng)角與前進(jìn)角和后退角之間的關(guān)系可由Furmidge公式給出:

m·g·sinα=γLGW(cosθR-cosθA)       (1)

(1)式中m為液滴的質(zhì)量,g為重力加速度,W為固—液接觸面的直徑,由此式可得出接觸角滯后越小,滾動(dòng)角就越小。

在前進(jìn)角和后退角區(qū)間內(nèi),固—液—?dú)馊嘟佑|線(xiàn)是保持靜止的,此時(shí)應(yīng)為靜態(tài)接觸角;而當(dāng)出現(xiàn)前進(jìn)角或后退角時(shí),三相接觸線(xiàn)開(kāi)始發(fā)生移動(dòng),這種固—液—?dú)馊嘟佑|線(xiàn)發(fā)生移動(dòng)的接觸角稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)接觸角(Dynamic Contact Angle)θD。

前進(jìn)角通常反映的是表面能較低、與液體親和力弱的那部分固體表面區(qū)域的性質(zhì);后退角則w全相反。對(duì)于超疏水性材料,如果知道了前進(jìn)接觸角、后退接觸角以及液滴的起始滾動(dòng)角,就可以更好的了解材料的表征;同樣在表面是傾斜的情況下,考察液體在表面的潤(rùn)濕行為就必須分析動(dòng)態(tài)接觸角才能更好地反映實(shí)際情況。

若需要動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定儀參數(shù)和功能可以咨詢(xún)聯(lián)往檢測(cè)設(shè)備


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