接觸角的原理和用途
接觸角測試儀
接觸角定義為氣體、液體和固體相交處的氣液界面切線和固液界面之間的角度θ。
如果θ<90°,它真的是親水的,即液體可以潤濕固體,并且角度越小,潤濕性越好;如果θ>90°,它是真正的疏水性,即液體不會潤濕固體,表面很容易移動,不能進入孔隙。
潤濕過程與界面張力有關。當一滴液體落在水平固體表面上時,當其達到平衡時,產生的接觸角和界面張力符合以下正方程:
γs,g=γs,l+γg,l×cosθ
由此可以預測以下潤濕條件:
1) 當θ=0時,它是完全濕的;
2) 當θ小于90°時,為部分潮濕或潮濕;
3) 當θ=90°時,為潤濕與否的分界線;
4) 當θ>°90時,無水分;
5) 當=180°時,完全不潤濕。
在毛細現象中,液體上升和下降的高度為h。正或負h表示上升或下降。
當滲透物上升時,接觸角變陡,而當非滲透物下降時,接觸角度變暗。
對于張力相關系數/(液體的密度*重力加速度g*液體表面半徑R),上升高度h=2*表面。
上升高度h=2表面張力系數取決于接觸角(液體密度重力加速度g毛細管半徑r)。
潤濕性與礦山浮選、石油提取、紡織印染、農藥加工、照相膠片生產、涂料配方、防水和洗滌密切相關。
主要用途:研究固體/液體界面性質、固體表面性質、液體對固體的潤濕性以及液體對固體基質的擴散或吸附:
● 涂層吸附(如油漆、膠水、硅膠等)在薄膜、金屬、聚合物、木塊等基材上)
● 液體(如油墨或化學試劑)在紙上的擴散和潤濕性
● 物理和化學表面處理(等離子處理等)
● 硅片的清潔控制(半導體工業中清潔硅片的表面化學)
● 礦物材料在聚合物基體上的吸附能力