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技術(shù)文章

接觸角的概念

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接觸角(contact angle)是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,是潤濕程度的量度。

液體在固體材料表面上的接觸角, 是衡量該液體對(duì)材料表面潤濕性能的重要參數(shù)。通過接觸角的測量可以獲得材料表面固-液、固-氣界面相互作用的許多信息。接觸角測量技術(shù)不僅可用于常見的表征材料的表面性能, 而且接觸角測量技術(shù)在石油工業(yè)、浮選工業(yè)、醫(yī)藥材料、芯片產(chǎn)業(yè)、低表面能無毒防污材料、油墨、化妝品、農(nóng)藥、印染、造紙、織物整理、洗滌劑、噴涂、污水處等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用

若θ<90°,則固體表面是親水性的,即液體較易潤濕固體,其角越小,表示潤濕性越好;若θ>90°,則固體表面是疏水性的,即液體不容易潤濕固體,容易在表面上移動(dòng)。至于是否液體能進(jìn)入毛細(xì)管,這個(gè)還與具體液體有關(guān),并非所有液體在較大夾角下*不進(jìn)入毛細(xì)管。

    

潤濕過程與體系的界面張力有關(guān)。一滴液體落在水平固體表面上,當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式(Young Equation):

γSV = γSL + γLV×cosθe

由它可以預(yù)測如下幾種潤濕情況:

1)當(dāng)θ=0,*潤濕;

2)當(dāng)θ﹤90°,部分潤濕或潤濕;

3)當(dāng)θ=90°,是潤濕與否的分界線;

4)當(dāng)θ﹥90°,不潤濕;

5)當(dāng)θ=180°,*不潤濕。

毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升、下降高度h。h的正負(fù)表示上升或下降。

浸潤液體上升,接觸角為銳角;不浸潤液體下降,接觸角為鈍角。

上升高度h=2*表面張力系數(shù)/(液體密度*重力加速度g*液面半徑R)。

上升高度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸角/(液體密度*重力加速度g*毛細(xì)管半徑r)。

潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。

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