接触角

若设固-液接触面为单位面积，在恒 温恒压下，此过程引起体系自由能 的变化是：
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2015.11.12
润湿的概念及类型
沾湿的实质是液体在固体表面上的粘附，常用粘附功（Ws）这一概念 讨论沾湿。
2015.11.12
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润湿的概念及类型
将固体小方块（S），按下图所示方式浸入液体（L）中，如果固体表面 气体均为液体所置换，则称此过程为浸湿。
润湿是指在固体表面上一种液体取代另一 种与之不相混溶的流体(气体或另一液体)的过 程。
最常见的润湿现象是一种液体从固体表面置换空气，如水在 玻璃表面置换空气而展开。
2015.11.12
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润湿的概念及类型
（二）润湿的类型
2015.11.12
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润湿的概念及类型
如果液相（L）和固相（S）按下图所示的方式结合，则称此过程为沾湿。 结果：消失一个固-气和一个液-气界面，产生一个固-液界面。
2015.11.12
常用的接触角测量原理或方法
量高法
只要测量出液滴在固体表面的高度h和固体接触面的直径D
就可以算出接触角ɵ
美国FTA公司推出的FTA100系列产品、 德国dataphysics公司推出的OCA系列视频 光学接触角测量仪以及PCA系列便携式在 线接触角测量仪、ACA系列全自动视频接 触角测量仪以及SVT系列视频接触角测量 仪都是基于这个原理。
结果：消失了固-气界面，产生了固-液界面。
若设固-液接触面为单位面积，在恒 温恒压下，此过程引起体系自由能 的变化是：
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2015.11.5
润湿的概念及类型
用浸润功（Wi）来表示这一过程自由能的变化，则是：
2015.11.5
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润湿的概念及类型
置一液滴于固体表面。恒温恒压下，若此液滴在固体表面上自动展开 形成液膜，则此过程为铺展润湿。
广义：接触角是由三个不同界面相互作用的一个 系统，接触物交界线之间的夹角θ。
2015.11.12
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接触角与Young方程
（二）Young方程：
液滴在固体表面的形状是由Y-L方程决定的，而接触角则起到边界 条件的作用。在理想的情况下接触角与三相间相互作用力的关系可用以 下的杨氏方程式（Young's eq.）来描述：
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固体
注：当一滴液体的体积小于6 时可忽略地球引力对其形状的 影响认为液滴呈标准圆的一部 分
2015.11.12
常用的接触角测量原理或方法
量角法 （需要工具是等腰直接量角器）
量角器a、b两边和液滴球边相切
量角器的顶点和液滴边缘相交于C
θ=2β、β=45 °+ δ
得到 θ=90 °+2δ
因此知道δ的度数，就可以计算出θ
2015.11.12
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接触角滞后现象
前进角（θa）：液固界面取代气固界面后形成的接触角； 后退角（θr）：气固界面取代液固界面后形成的接触角。
滞后现象和表面粗糙度有关。当表面光滑时,前进接触角等 于后退接触角,不存在滞后现象。
随表面粗糙度的增加前进接触角变大,而后退接触角变小,差 别增大,这意味着表面越粗糙,它就越“不容易被液体湿润(前进接 触角大)”和越“不容易变干(后退接触角小)”。
2015.11.12
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接触角滞后现象
接触角滞后现象：
上面提到的Young氏方程式其实只适用于一液滴在光滑、化学均质、 刚性、各项同性且无化学反应等相互作用的理想表面上。
实际物体表面上的接触角并非如Young方程是一个唯一值，而是在 相对稳定的两个角度之间变化。上限为前进接触角θa ，下限为后退接触 角θr，二者差Δθ =θ a-θ r定义为接触角滞后性。（这个差值比较大说明粘 滞性比较大，趋近于零的话说明粘滞性小液滴容易滚动）。
2015.11.12
-来自百度文库
接触角与Young方程
将杨氏方程与润湿的三种类型相结合，可以得到下列关系：
2015.11.12
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接触角与Young方程
（1）物理上有意义的接触角的范围是0°～180°。 （2）接触角为0°时表示液体在固体表面完全铺展开，直到形成一单分 子薄层（如果没有任何阻碍的话！）。 （3）接触角在0°到30°之间表示液体对固体表面有很好的润湿性，能 较好铺展开，这一范围对许多工艺过程都是很重要的，如油漆、涂料、 清洗、粘结等。 （4）接触角在30°~90°之间表示液体对固体表面有一定的润湿性，但 不是很好。 （5）而当接触角大于90°时，液体对固体表面已不呈现润湿性；当这一 角度增加到约130°~140°，液体开始呈现对固体表面的排斥性。 （6） 当接触角增加到150°以上时，液滴其实只是“坐”在表面上，一 有机会就想离开表面，对表面呈现高度的排斥性。水滴在荷花叶面上的 现象就属于这种情况。 （7）接触角大到约170°，被称为“荷花效应”，这类表面也常被称为 超疏水表面，它们具有自清洗效果。
结果：消失了固-气界面，产生了固-液界面和液-气界面。
若设固-液接触面为单位面积，在恒 温恒压下，此过程引起体系自由能 的变化是：
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2015.11.5
润湿的概念及类型
对于铺展润湿，常用铺展系数（ 由能的变化：
）来表示体系自
2015.11.12
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接触角与Young方程
（一）接触角的概念：
狭义：是指在气、液、固三相交点处所作的 气-液界面的切线与 固-液交界线之 间的夹角θ；
接触角
—表面化学
讲解：马昊 唐翠兰 老师：霍冀川
2015.11.12
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润湿的概念及类型 接触角与Young方程 接触角滞后现象 常用的接触角测量原理或方法 接触角测定仪
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2015.11.12
润湿的概念及类型
（一）润湿的概念
润湿是在日常生活和生产实际中，如洗涤、矿物浮选、印染、 油漆的生产与使用等，最常见的现象之一。
注： θ ＞ 90°时，量角器的ΑC边逆时 针量旋角转法，的δ缺取点正是值测量结果往往会收到 操作θ者＜的9影0°响时，，重量现角性器差的，Α误C差边较顺大时。 针旋转， δ取负值
2015.11.12
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常用的接触角测量原理或方法
对铺展在固体表面上的液滴或者气泡形状进行 直接照相，然后再测量
量高法
平行光 束法
直接测 定法
量角法
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其他
2015.11.12
常用的接触角测量原理或方法
量高法
只要测量出液滴在固体表面的高度h和固体接触面的直径D
就可以算出接触角ɵ
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固体
注：当一滴液体的体积小于6 时可忽略地球引力对其形状的 影响认为液滴呈标准圆的一部 分