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Young方程和接觸角

  潤(rùn)濕作用實(shí)際上涉及氣,、液、固三相界面,。因?yàn)楣腆w表面的不均勻性及固體表面能不能直接測(cè)量,，加上液體分子結(jié)構(gòu)與同態(tài)相比沒有那么整齊，與氣體相比分子間距又很小,，分子間作用力不能不考慮,，這就使得固—液—氣三相界面十分復(fù)雜。

 　將一液滴滴在固體表面上,，形成圖4—1的形狀,。設(shè)在固　　液　汽三相界面上，固－氣的界面張力為的OSG,，固—液的界面張力為OSL ,氣—液的表面張力為OLG。在三相界處經(jīng)過液體內(nèi)部到氣　液界面的夾角叫接觸角,，以θ表示,，則三相界面張力一般服從下面的Young方程：

   Young方程是研究液—固潤(rùn)濕作用的基礎(chǔ)。一般來(lái)講,，接觸角θ的大小是判定潤(rùn)濕性好壞的判據(jù),。若θ＝0，cosθ＝1,，液體*潤(rùn)濕固體表面,，液體在固體表面鋪展；

　　0＜θ＜90度,，液體可潤(rùn)濕固體,，且θ越小．潤(rùn)濕性越好,；

　　90度＜θ＜180度,，液體不潤(rùn)濕固體。

　　θ＝180度,，*不潤(rùn)濕,，液體在固體表面凝聚成小球。

    用力學(xué)方法導(dǎo)出的Young方程雖是正確的,，但仍有不少爭(zhēng)議,。Adam等從能量觀點(diǎn)導(dǎo)出Young方程，介紹如下,。液滴在固體表面上形成如圖4—2所示的形狀,，這時(shí)系統(tǒng)達(dá)到zui小自由烙狀態(tài)。假定液滴足夠小,，重力影響可以忽略,，現(xiàn)液體發(fā)生一個(gè)小的位移,，在上面的推導(dǎo)中，忽略了重力的影響,，這也是引起非議的原因,。但事實(shí)證明，在一般情況下,，重力和則的垂直分力的忽略是可以允許的,。所以，在使用接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候,，一般是以1-2微升的水滴進(jìn)行測(cè)試,。

　　黏附功和內(nèi)聚能

　　接觸角的測(cè)定方法有很多種

　　停滴法：在光滑　均勻　水平的固體表面上放一小液滴，因液滴很小,，重力作用可忽略,。將液滴視作球形的一部分，測(cè)出液滴高度H與底燒錢2R,。

　　吊片法：

　　將表面光滑,，均勻的固體薄片垂直插入液體中，如果液體能夠潤(rùn)濕此固體,，則將薄片平面上升,。

　　纖維對(duì)液體的接觸角測(cè)定：

　　測(cè)定纖維對(duì)液體的接觸角非常重要，接觸角可用電子天平法進(jìn)行測(cè)定,。

　　如圖所示,，設(shè)一根纖維浸在某液體中，纖維的另一端掛在電子天平的測(cè)量臂上,，用升降裝置使液面逐漸下降,，纖維經(jīng)狀態(tài)脫離液面進(jìn)入C狀態(tài)，在纖維脫離液面的瞬間,，由于表面張力消失發(fā)生了力的突變,，電子天平測(cè)出該變化過程中力的變化，由記錄儀記下圖中的曲線,。