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為什么要測(cè)量材料表面的接觸角和表面張力？
發(fā)布時(shí)間：2024-01-17 點(diǎn)擊次數(shù)：450
接觸角測(cè)量?jī)x主要用于測(cè)量液體對(duì)固體的接觸角，即液體對(duì)固體的浸潤(rùn)性，當(dāng)液滴自由地處于不受力場(chǎng)影響的空間時(shí)，由于界面張力的存在而呈圓球狀。但是，當(dāng)液滴與固體平面接觸時(shí)，其終形狀取決于液滴內(nèi)部的內(nèi)聚力和液滴與固體間的粘附力的相對(duì)大小。當(dāng)一液滴放置在固體平面上時(shí)，液滴能自動(dòng)地在固體表面鋪展開(kāi)來(lái)，或以與固體表面成一定接觸角的液滴存在。那么我們為什么要測(cè)量材料表面的接觸角和表面張力？
為了提高我們?cè)谖磥?lái)的生活質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境，開(kāi)發(fā)新的表面工程材料和產(chǎn)品已成為當(dāng)今科學(xué)研究眾多領(lǐng)域的重點(diǎn)。準(zhǔn)確的表征材料表面和液體的性能對(duì)于開(kāi)發(fā)新的性能更好、質(zhì)量更佳的產(chǎn)品是至關(guān)重要的。對(duì)接觸角和表面/界面張力進(jìn)行測(cè)量，可以更好地理解固/液、液/液之間的相互作用。這些相互作用對(duì)于理解固體表面的粘接性、材料潤(rùn)濕性、生物相容性、潤(rùn)滑性，以及液體的浸潤(rùn)、洗滌性、擴(kuò)散和吸附十分重要。在采用現(xiàn)代復(fù)雜的表面工程技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和改進(jìn)液固表面時(shí)，接觸角和表面/界面張力的測(cè)量手段可以提供所需要的信息。
接觸角：接觸角θ是一個(gè)由液、氣、固三相交界的邊緣形成的角度。如圖所示，液滴的形狀是由三相的界面張力控制的。θ是一種液體相對(duì)一種固體的潤(rùn)濕性的定量表征，也可以用于表面處理和表面清潔的質(zhì)量控制手段。
表面張力：表面張力的產(chǎn)生，是因?yàn)橐后w內(nèi)部的分子受到各個(gè)方向的同等引力，而表面的分子受到的朝液體方向的力大于朝空氣方向的力。因此就發(fā)生表面的自發(fā)收縮。對(duì)于洗滌、潤(rùn)濕、乳化和其它表面相關(guān)問(wèn)題，可以特別靈敏的進(jìn)行表征。
靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角：一個(gè)附著在固體基面上的液滴就會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)接觸角。靜態(tài)接觸角的值取決于相互作用的影響。另一種方法是確定動(dòng)態(tài)接觸角。如果三相（液/固/蒸汽）邊界是運(yùn)動(dòng)的，則產(chǎn)生的接觸角稱為前進(jìn)接觸角和后退接觸角。通過(guò)公式來(lái)擬合液滴的形狀，并計(jì)算在三相邊界線上的切線斜率，就可以得到接觸角。
