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接触角水滴角的定义及解析

更新时间:2023-08-23  |  点击率:405

当液滴自由地处于不受力场影响的空间时,由于界面张力的存在而呈圆球状。但是当液滴与固体平面接触时,其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴置于固体平面上时,液滴能自动地在固体表面铺展开来,或与固体表面成一定的角度而存在,我们称之为接触角Contact Angle),即在一固体水平平面上滴一液滴,固体表面上的固—液—气三相交界点处,其气—液界面和固—液界面两切线把液相夹在其中所成的角,也称浸润角或润湿角(Wetting Angle)。用符号θ表示,单位度(°)。

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 一液滴在水平固体表面上,当固—液—气三相达到热力学平衡时,形成的接触角与各界面张力之间符合杨氏方程Young's Equation)式:
                    γLG·cosθ=γSGSL          (1)
(1)式中γLGγSGγSL分别为液—气、固—气和固—液的界面张力,θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹(包含液体)的角度,即接触角。θ范围在0~180°之间,是反应液体与固体润湿性关系的重要尺度:
A. 当θ=0°,时为铺展(全润湿)
B. 当θ<90°时为润湿(亲水)
C. 当θ=90°时为润湿与否的分界标准
D. 当θ>90°时为不润湿(疏水)

E. 当θ=180°时为全不润湿(是不可能的理想状态,因液体与固体间的相互吸引力总会存在)

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