接觸角的計算與測量方法

一. 接觸角的計算方法

對于理想的平面固體表面,，當液滴在表面達平衡后,。只有一個符合Young方程的接觸角。但實際固體表面是非理想的,，因而會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,，致使接觸角的測量往往很難重復。但經(jīng)過精心制備和處理的表面,，有可能得到較重復的數(shù)據(jù),，特別是高分子的表面。表面的制備和處理的目的是要得到較光滑,、干凈的理想表面,，但具體的工藝因樣品而異，這里不作更多的介紹。這里主要介紹一些常用的接觸角測定方法,，它們都是針對氣—液—固體系的接觸角而設計的,。但其中有些方法，只需略加修改,，亦適用于液—液—固體系接觸角的測定,。測定接觸角有多種方法，可根據(jù)直接測定物理量分為四類：⑴靜滴法（角度測量法）,、⑵高度,、長度測量法⑶力測法⑷透過測量法。前三種適用于連續(xù)的平滑固體表面,，后一種方法可用于粉末固體表面接觸角的測定,。

（一）量角法

液滴角度測量法是測量接觸角的方法之一,，如圖3（a,，b）所示。該方法是將固體表面上的液滴,，或將浸入液體中的固體表面上形成的氣泡投影到屏幕上,，然后直接測量切線與相界面的夾角，直接測量接觸角的大小,。

如果液體蒸氣在固體表面發(fā)生吸附,，影響固體的表面自由能，則應把樣品放入帶有觀察窗的密封箱中,，待體系達平衡后再進行測定,。此法的優(yōu)點是：樣品用量少，儀器簡單,，測量方便,。準確度一般在土1^o左右。

（二）量高法

如果液滴很小,，重力作用引起液滴的變形可以忽略不計,，這時的躺滴可認為是球形的一部分，如圖4所示,。接觸角可通過高度的測量按下式計算：

式中h是液滴高度,，d是滴底的直徑。若液滴體積小于10^-4mL,，此方法可用,。若接觸角小于90^o，則液滴稍大亦可應用,。

液滴在纖維上的接觸角也可用量角法測量,，把纖維水平拉直．置于樣品槽內(nèi)，然后投影到電腦屏幕,，直接測定液滴與纖維表面的夾角,。如果液滴很小,，接觸角也可用量高法測量，通過式（8）來計算,。

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