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动态接触角及接触角滞后性的测量

2018.6.27
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奈奈生

致力于为分析测试行业奉献终身

1) 加液/减液法

就是在形成液滴后,再继续以很低的速度往液滴加入液体,使其体积不断增大。开始时,液滴与固体表面的接触面积并不发生变化,但接触角渐渐增大。当液滴的体积增大到某一临街值时,液滴在固体表面的三相接触线发生往外移动,而在发生移动前瞬间的接触角,被称为前进角。在此之后,接触角基本保持不变。

反之如果从一形成的液滴不断地以很低的速度把液体移走,使其体积减小。开始时,液滴与固体表面的接触面积也并不发生变化,但接触角渐渐减小。当液滴的体积减小到一定值时,液滴在固体表面的固/液/气三相接触线开始往里移动。在发生这一移动前夕的接触角,就是后退角。在此之后,接触角也应基本保持不变。

1) 加液/减液法测量前进/后退接触角adv1前进、后退角

在运用这一方法时,必须注意以下几点:

2) 倾斜板(tilting plate)法

将一足够大体积的液滴置于待测的样品表面后,把样品表面朝一方缓慢、不断地倾斜。当开始时液滴不发生移动,而只是其中的液体由后方向前方转移,使得前方的接触角不断增大,而后方的不断缩小。当倾斜到一定角度时,液滴开始发生滑动。发生滑动前夕液滴的前角就是前进角,后角则为后退角。

2) 倾斜板(tilting plate)测量前进/后退/起始滚动角TSMtilting plate

倾斜板法有二种实现方法:

使用倾斜台测量接触角,主要可以测量前进角和后退角外,还可进行下的测量:

以上的测量对许多润湿/传质过程都很重要。在实际应用中,不但要知道接触角的大小,也必须知道前进接触角和后退接触角以及二者的差别;在许多实际情况下,表面往往是倾斜的,所以在倾斜的情况下考察接触角的特性行为也就显得再自然不过,得到的结果也能更好地反映实际情况。对于某些液体的超疏水性特性,只有知道了前进接触角和后退接触角以及液滴的起始滚动倾斜角度才能较完整地表征。

下图是倾斜时液滴的前角(红点)和前三相接触点(蓝点)随倾向角(横坐标)的变化。从前三相接触点在发生滑动瞬间的居然变化可以很明显地确定前进角及起始滑动角。TSM-comp


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