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動態(tài)接觸角——為表征待測體系的潤濕性提供更完整的信息

  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呈現(xiàn)出一定形狀，這個形狀取決于固體-液體-氣體各界面之間的張力平衡。1805 年 Thomas Young 首先提出了一個方程描述這個平衡態(tài)。就接觸角的數值而言，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，當液滴在表面達到力學平衡后，只有一個符合 Young 方程的接觸角值。然而，實際上材料表面都是非理想的，材料表面會有一定的粗糙度，材料表面的化學性質不均一甚至被污染，所以必然會出現(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。在真實條件下測量出的接觸角值總是在處于最大前進角和最小后退角之間的一個數值。

  由于以上提到的原因，我們知道接觸角的測量結果是和液滴形成的過程直接相關的，液滴形狀大小的變化和三相接觸線的運動會直接反應到前進角和后退角的測量結果上。在某些材料表面上測量前進角和后退角的差值甚至達到 90°以上。測量動態(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)領域，大家普遍認為單純測量靜態(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接觸角和后退接觸角值在內的動態(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。