2024-10-17

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接觸角的常見問題

時間:2024-10-17     來源:www.ntjfz.com         瀏覽:8524次

一、接觸角的定義是什么?

 

1805年,英國科學家托馬斯·楊(Thomas Young)在研究潤濕和毛細現(xiàn)象時描述了界面張力和接觸角的定量關系。兩百多年來,楊氏方程已成為潤濕領域基本的理論之一。將一液滴滴在固體表面上,形成圖所示的形狀。在固-液-三相界面上,固氣的界面張力為γSV,固液的界面張力為γSL,氣液的界面張力為γLV。在三相交界處自固液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣液界面的夾角叫接觸角θ。三相界面服從的關系就是著名的Young方程:

                         γLV cosθ=γSV - γSL

    Young方程是研究液固潤濕作用的基礎。接觸角θ的大小是判定潤濕性能好壞的依據(jù)。若θ=0,cosθ=1,液體*潤濕固體表面,液體在固體表面鋪展;0<θ<90°,液體可潤濕固體,且θ值越小,潤濕性能越好;90°<θ<180°,液體不潤濕固體;θ=180°,*不潤濕,液體在固體表面凝聚成小球。

 

 

二、接觸角的測定方法

  • 停滴法(座滴法)

在光滑、均勻、水平的固體表面上放一小液滴,因液滴很小,重力作用可以忽略。可將液滴視作球體的一部分。測得液滴的高度h和底寬2r,由簡單的幾何分析可求出θ。

Sinθ=2hr/(h2+r2)

tanθ=2hr/(r2-h2)

 

  • 插板法

將表面光滑、均勻的固體薄片垂直插入液體中,如果液體能夠濕潤次固體,則將沿薄片平面上升。升高值h和接觸角θ之間的關系為:

Sinθ=1-ρgh2/2σLG

液體的密度ρ,表面張力σLG

 

 

 

三、接觸角的滯后現(xiàn)象

考慮一個在水平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴。若表面是理想光滑和均勻的,往這液滴加少量液體,則液滴周界的前沿向前拓展,但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽取少量液體,則液滴的周界前沿向后收縮,但維持原來的接觸角。反之,若表面是粗糙的或不均勻的,向液滴加入一點液體只會使液滴變高,周界不動,從而使得接觸角變大,此時的接觸角稱為前進角θa。若加入足夠多的液體,液滴的周界會突然向前蠕動,此突然運動剛要發(fā)生時的角度稱為大前進角θa max。若從液滴中取出少量液體,液滴在周界不移動的情況下變得更平坦,接觸角變小,此時的接觸角稱為后退角θr。當抽取足夠多的液體時,液滴周界前沿會突然收縮,此突然收縮剛要發(fā)生時的角度稱為小后退角θr min。

在傾斜面上的前進角和后退角。假若沒有接觸角滯后,平板只要稍微傾斜一點,液滴就會滾動。接觸角的滯后時液滴能穩(wěn)定在斜面上。這個事實表明,接觸角滯后的原因時由于液滴的前沿存在這能壘。

 

 

四、接觸角測量儀軟件功能包括哪些

 

 接觸角測量儀主要用于測量液體對固體的接觸角,即液體對固體的浸潤性,儀器能測量各種液體對各種材料的潤濕角/接觸角。同時可測量和計算表面液體張力/界面張力、固體表面張力/自由能。能測量各種液體對各種材料的接觸角。儀器采用機械電子一體化工藝制造,儀器采用先進的CMOS/CCD工業(yè)數(shù)字攝像機(可選配高速攝像和存儲功能的工業(yè)相機),配倍高清可變焦式顯微鏡筒和高亮度LED冷光源背景光源系統(tǒng),XYZ三維樣品臺(可選配滾動平臺、自動控溫平臺),高精度進樣系統(tǒng)(可選配全自動進樣系統(tǒng)和全自動滴定系統(tǒng))。

  接觸角測試儀器基本原理:接觸角的定義為在固、液。氣三相交界面處,氣-液相界面與固-液相界面之間的夾角,接觸角θ的大小是判定潤濕性能好壞的依據(jù)。若θ=0,cosθ=1,液體*潤濕固體表面,液體在固體表面鋪展;0<θ<90°,液體可潤濕固體,且θ值越小,潤濕性能越好;90°<θ<180°,液體不潤濕固體;θ=180°,*不潤濕,液體在固體表面凝聚成小球。低值接觸角表示濕度高(親水性)表面易粘貼。高值接觸角表示表面顯示疏水性,表面有機污染較重或表面附著力差。與平坦的固體表面像接觸的液體的接觸角,通過液體-固體-氣體接合點中水珠曲線的終點和固體表面的接觸點測定出來。

  接觸角測量儀軟件功能包括:

  (1)接觸角計算功能(測高法、量角法、自動分析法);

 ?。?)左右接觸角對比功能(可計算平均值);

 ?。?)九種常見表面自由能估算;

(4)自動基準線功能;

(5)軟件自動識別限位

(6)程序化設定測量點

(7)圖像和數(shù)據(jù)自動保存數(shù)據(jù)庫,可調(diào)閱和打印

(8)粘度功、內(nèi)聚能、加液減液法測量滯后性

(9)懸滴法測量液體表面張力

 

 

 

五、接觸角測量儀的主要功能和應用范圍

接觸角測量儀的主要功能:

1、液滴在固體表面的接觸角測量(包括外相為氣體或不相混溶的液體);2、液滴在固體表面的動態(tài)接觸角測量(包括前進接觸角、后退接觸角、滾動角等);3、液氣表面和液液界面張力測量(懸滴法);4、表面活性劑臨界膠束濃度分析(懸滴法);5、固體表面自由能及其分量估算(包括表面能、臨界表面張力、色散力、極性力、氫鍵力、范德華分量、路易斯酸/堿分量等);6、潤濕性行為分析(包括競爭、粘附、潤濕、鋪展、吸收等)。

 

接觸角測量儀應用范圍:

1、納米材料與不同活性劑間濕潤性的測定與研究;2、薄膜、織物、紙張等表面吸附/吸收過程分析;3、親水鋁箔、巖芯、礦物、瀝青、絕緣子等潤濕性行為分析;4、偏光片、膠片、眼鏡片等表面潤濕性和吸附性分析;5、清洗行業(yè)的清洗效果檢測;6、晶圓、封裝基板、LED、高精密部件等有機污染檢測;7、玻璃、液晶屏、觸控屏等表面處理效果和清潔度檢測;8、表面活性劑如化妝品、乳液、石油等分析與應用;9、醫(yī)藥、食品、聚合物等表面競爭、吸附和浸透性分析;10、粘貼劑與固體間的粘接程度研究與檢測;11、纖維、碳纖維、玻璃纖維和樹脂等表征分析;12、噴霧、油漆、涂料和油墨等配方設計和潤濕性分析;13、清潔劑如肥皂、洗滌劑等表()面張力分析;14、印刷、鍍膜、電鍍和上漆等表面附著力檢測。

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