接觸角的常見(jiàn)問(wèn)題

一、接觸角的定義是什么？

1805年，英國科學(xué)家托馬斯·楊（Thomas Young）在研究潤濕和毛細現象時(shí)描述了界面張力和接觸角的定量關(guān)系。兩百多年來(lái)，楊氏方程已成為潤濕領(lǐng)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γ_SV，固液的界面張力為γ_SL，氣液的界面張力為γ_LV。在三相交界處自固液界面經(jīng)過(guò)液體內部到氣液界面的夾角叫接觸角θ。三相界面服從的關(guān)系就是著(zhù)名的Young方程：

                         γ_LV cosθ=γ_SV - γ_SL

    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。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?？蓪⒁旱我曌髑蝮w的一部分。測得液滴的高度h和底寬2r，由簡(jiǎn)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(guān)系為：

Sinθ=1-ρgh²/2σ_LG

液體的密度ρ，表面張力σ_LG

三、接觸角的滯后現象

考慮一個(gè)在水平面上具有穩定接觸角的液滴。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(lái)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(lái)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(diǎn)液體只會(huì )使液滴變高，周界不動(dòng)，從而使得接觸角變大，此時(shí)的接觸角稱(chēng)為前進(jìn)角θa。若加入足夠多的液體，液滴的周界會(huì )突然向前蠕動(dòng)，此突然運動(dòng)剛要發(fā)生時(shí)的角度稱(chēng)為大前進(jìn)角θa max。若從液滴中取出少量液體，液滴在周界不移動(dòng)的情況下變得更平坦，接觸角變小，此時(shí)的接觸角稱(chēng)為后退角θr。當抽取足夠多的液體時(shí)，液滴周界前沿會(huì )突然收縮，此突然收縮剛要發(fā)生時(shí)的角度稱(chēng)為小后退角θr min。

在傾斜面上的前進(jìn)角和后退角。假若沒(méi)有接觸角滯后，平板只要稍微傾斜一點(diǎn)，液滴就會(huì )滾動(dòng)。接觸角的滯后時(shí)液滴能穩定在斜面上。這個(gè)事實(shí)表明，接觸角滯后的原因時(shí)由于液滴的前沿存在這能壘。

四、接觸角測量?jì)x軟件功能包括哪些

　接觸角測量?jì)x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(shí)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(jìn)的CMOS/CCD工業(yè)數字攝像機（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，XYZ三維樣品臺（可選配滾動(dòng)平臺、自動(dòng)控溫平臺），高精度進(jìn)樣系統（可選配全自動(dòng)進(jìn)樣系統和全自動(dòng)滴定系統）。

　　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。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(zhù)力差。與平坦的固體表面像接觸的液體的接觸角，通過(guò)液體-固體-氣體接合點(diǎn)中水珠曲線(xiàn)的終點(diǎn)和固體表面的接觸點(diǎn)測定出來(lái)。

　　接觸角測量?jì)x軟件功能包括：

　?。?）接觸角計算功能（測高法、量角法、自動(dòng)分析法）；

　?。?）左右接觸角對比功能（可計算平均值）；

　?。?）九種常見(jiàn)表面自由能估算；

（4）自動(dòng)基準線(xiàn)功能；

（5）軟件自動(dòng)識別限位

（6）程序化設定測量點(diǎn)

（7）圖像和數據自動(dòng)保存數據庫，可調閱和打印

（8）粘度功、內聚能、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?jì)x的主要功能和應用范圍

接觸角測量?jì)x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(dòng)態(tài)接觸角測量（包括前進(jìn)接觸角、后退接觸角、滾動(dòng)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?jì)x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(guò)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(shù)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(界)面張力分析；14、印刷、鍍膜、電鍍和上漆等表面附著(zhù)力檢測。