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什么是動態(tài)接觸角以及測定

來源: 蘇州菲唐檢測設備有限公司    2024年03月29日 22:07  

楊氏方程中所預示的接觸角是假定固體表面平坦光滑、化學均勻、各相同性,固—液—氣三相達到熱力學平衡狀態(tài)下的接觸角,也稱之為靜態(tài)接觸角(Staic Contact Angle)θO,即固—液—氣三相接觸線靜止未發(fā)生移動的接觸角。

但實際的固體表面在一定程度上可能存在粗糙不平、化學組成不均一,受污染等多種情況,這就使得實際接觸角并非如楊氏方程所預示的取值W一。而是在相對穩(wěn)定的兩個角度之間變化,這種現(xiàn)象被稱為接觸角滯后現(xiàn)象。上限為前進接觸角(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。滾動角(Sliding Angle)能直觀的反映出接觸角滯后的大小。所謂滾動角是指一定體積的液滴從固體表面發(fā)生滾落時所需的最小傾斜角度,用α表示。我們一般用動態(tài)接觸角測定儀測量。滾動角與前進角和后退角之間的關系可由Furmidge公式給出:

m·g·sinα=γLGW(cosθR-cosθA)       (1)

(1)式中m為液滴的質量,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,滾動角就越小。

在前進角和后退角區(qū)間內,固—液—氣三相接觸線是保持靜止的,此時應為靜態(tài)接觸角;而當出現(xiàn)前進角或后退角時,三相接觸線開始發(fā)生移動,這種固—液—氣三相接觸線發(fā)生移動的接觸角稱之為動態(tài)接觸角(Dynamic Contact Angle)θD。

前進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;后退角則w全相反。對于超疏水性材料,如果知道了前進接觸角、后退接觸角以及液滴的起始滾動角,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濕行為就必須分析動態(tài)接觸角才能更好地反映實際情況。

若需要動態(tài)接觸角測定儀參數(shù)和功能可以咨詢聯(lián)往檢測設備

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