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動(dòng)態(tài)接觸角——為表征待測體系的潤濕性提供更完整的信息
發(fā)布時(shí)間：2023-03-16 點(diǎn)擊次數(shù)：1533
廣義的潤濕是指表面上一種流體被另一種流體取代的過程。在通常情況下潤濕是指在固體表面上空氣被水或其他液體取代的過程。為了評價(jià)材料表面的潤濕性，我們可以采用測量液體在固體材料表面上接觸角的方法。
在材料表面上附著的液滴會(huì)呈現(xiàn)出一定形狀，這個(gè)形狀取決于固體-液體-氣體各界面之間的張力平衡。1805 年 Thomas Young 首先提出了一個(gè)方程描述這個(gè)平衡態(tài)。就接觸角的數(shù)值而言，接觸角越小說明固體表面越容易被液體潤濕，接觸角越大說明固體表面越難被液體潤濕。
對于理想的固體表面，當(dāng)液滴在表面達(dá)到力學(xué)平衡后，只有一個(gè)符合 Young 方程的接觸角值。然而，實(shí)際上材料表面都是非理想的，材料表面會(huì)有一定的粗糙度，材料表面的化學(xué)性質(zhì)不均一甚至被污染，所以必然會(huì)出現(xiàn)接觸角滯后的現(xiàn)象。所謂接觸角滯后就是指液滴在潤濕材料表面的過程中，所呈現(xiàn)出的接觸角不斷變化的現(xiàn)象。在真實(shí)條件下測量出的接觸角值總是在處于最大前進(jìn)角和最小后退角之間的一個(gè)數(shù)值。
由于以上提到的原因，我們知道接觸角的測量結(jié)果是和液滴形成的過程直接相關(guān)的，液滴形狀大小的變化和三相接觸線的運(yùn)動(dòng)會(huì)直接反應(yīng)到前進(jìn)角和后退角的測量結(jié)果上。在某些材料表面上測量前進(jìn)角和后退角的差值甚至達(dá)到 90°以上。測量動(dòng)態(tài)接觸角能夠定量的描述接觸角滯后的現(xiàn)象，為液體在實(shí)際材料表面上的潤濕研究提供了有力的方法。
在接觸角測量的專業(yè)領(lǐng)域，大家普遍認(rèn)為單純測量靜態(tài)接觸角不足以表征材料表面的潤濕特性，只有通過測量包括前進(jìn)接觸角和后退接觸角值在內(nèi)的動(dòng)態(tài)接觸角才能為表征待測體系的潤濕特性提供更完整的信息。測量實(shí)際材料表面上的接觸角也比估算理想表面上的接觸角更有意義。
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