接觸角 – 是意指在液體/氣體界面接觸固體表面而形成的夾角,許多界面現像出現在三相相遇的情況下,最常見的情況是固體、液體和氣體之間的接觸。三相在所謂的三相接觸線上相遇。當系統處於穩定狀態時,三相接觸線是靜止的,因為界面張力和表面張力引起的切向力平衡。
在液體與固體和氣體接觸的情況下,平衡接觸角 θC 在三相接觸線處形成。固體的表面能 σS 沿固體表面作用。固-液界面能σSL 作用於相反方向,液體的表面張力σL 作用於液滴表面的切線方向。矢量力的相等性(見圖 1)可以用一個簡單的標量方程來描述。在液體和固體之間的接觸平面上的矢量投影產生了 Young 方程:
楊氏方程
固-液-氣接觸線的接觸角
圖 1:固-液-氣接觸線的接觸角
固體的表面能和固體和液體之間的界面張力通常是未知的。為了確定這些值,使用了考慮液體和固體之間不同類型相互作用的模型。
平衡接觸角有兩個極值。在 0° 時,液滴完全擴散並形成薄(單分子)薄膜。這稱為完全潤濕。在 180° 的角度下,液滴形成一個球體,並且僅在一個點上接觸到固體。這稱為完全去濕。根據應用,需要盡可能接近最小值或最大值的接觸角。具有非常高接觸角的材料的一個例子是具有蓮花效應的陶瓷,由於水很容易滾落,因此可以毫不費力地清潔。在染料和清漆行業中可以找到小接觸角的一個例子,該行業需要盡可能均勻分佈的液體配方。
平衡接觸角可以通過OCA系列的接觸角測量和輪廓分析系統使用座滴法光學測量。
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