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材料表面潤濕性與動態(tài)接觸角測試
發(fā)布時間：2023-09-07 點擊次數(shù)：882
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。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證。
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，只有一個符合 Youmg 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(xué)性質(zhì)不均——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(jìn)角和最小后退角之間的一個數(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動會直接反應(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(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性角更有意文。
目前使用接觸角測試儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和如液/減夜法三種。傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后，利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面，同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動，但是形狀會開始發(fā)生變化，使得下方的接觸角不斷地增大，而上方的接觸角則不斷地變小，當(dāng)表面傾斜到一定角度時，液滴開始發(fā)生滾動或滑動，此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是最大前進(jìn)角，而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角，就叫滾動角（滑動角）
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