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TECHNICAL ARTICLES水滴角(contact angle)是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线,此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ,是润湿程度的量度。
前面对接触角测定仪常识进行了介绍,实施时应注意以下两个问题:平衡时间和体系温度的恒定,当体系未达平衡时,接触角会变化,这时的接触角称为动态接触角,动态接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义(因粘度大,平衡时间长)。同时,对于温度变化较大的体系,由于表面张力的变化,接触角也会变化,因此,若一已基平达平衡的体系,接触角的变化,可能与温度变化有关,简单判断影响因素的方法是,平衡时间的影响一般是单方向的,而温度的波动可能造成γ的升高或降低。 除平衡时间和温度外,影响接触角稳定的因素还有接触角滞后和吸附作用。
进入毛细管,这个还与具体液体有关,并非所有液体在较大夹角下*不进入毛细管。 [2]
润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上,当达到平衡时,形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式(Young Equation):
γSV = γSL + γLV×cosθe
由它可以预测如下几种润湿情况:
1)当θ=0,*润湿;
2)当θ﹤90°,部分润湿或润湿;
3)当θ=90°,是润湿与否的分界线;
4)当θ﹥90°,不润湿;
5)当θ=180°,*不润湿。
毛细现象中液体上升、下降高度h。h的正负表示上升或下降。
浸润液体上升,接触角为锐角;不浸润液体下降,接触角为钝角。
上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R)。
上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/(液体密度*重力加速度g*毛细管半径r)。
润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。
测量方法
接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法;其二为称重法.后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪.但目前应用广泛,测值直接与准确的还是外形图像分析方法.
外形图像分析法的原理为,将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来.
计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分,然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系,可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓,从而计算出其接触角。