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接觸角的計(jì)算與測量方法

一. 接觸角的計(jì)算方法

對于理想的平面固體表面,，當(dāng)液滴在表面達(dá)平衡后。只有一個符合Young方程的接觸角,。但實(shí)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(fù)。但經(jīng)過精心制備和處理的表面,，有可能得到較重復(fù)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(shè)計(jì)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?qū)⒔胍后w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(yīng)把樣品放入帶有觀察窗的密封箱中,，待體系達(dá)平衡后再進(jìn)行測定。此法的優(yōu)點(diǎn)是：樣品用量少,，儀器簡單,，測量方便。準(zhǔn)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(jì)，這時的躺滴可認(rèn)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(jì)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(yīng)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(jì)算,。

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