Wettability, kontaktvinkel og måling

Wettability, kontaktvinkel og måling

Wettability, kontaktvinkel og måling

Når der anbringes en dråbe på en fast overflade, kan et af følgende forhold opstå:

Dråbet spredes helt over den faste overflade og danner en flydende film oven på den.

Dråbet spredes over den faste overflade og danner en fladere dråbe på den.

Dråber spredes næsten ikke ud på den faste overflade, men "sidder" på dem for at danne en stærkt fremspringende dråbe.

Fugtning refererer til processen med at erstatte hinanden ublandbar væske (gas eller anden væske) med en væske på en fast overflade. Graden til hvilken en væske bliver befugtet på en fast overflade kan måles ved hjælp af kontaktvinklen, som er vinklen mellem væsken / luftgrænsefladen og den faste overflade (herunder væskefaseafsnittet)

I det første tilfælde er kontaktvinklen 0 ° og vi siger, at væsken helt kan våd den faste overflade; I andet tilfælde er kontaktvinklen større end 0 °, men mindre end 90 °, siger vi, at væsken delvis kan vådte Den faste overflade; i det tredje tilfælde er kontaktvinklen større end 90 °, siger vi, at væsken ikke kan vådte den faste overflade.

For et givet trefaset system af væske / fast overflade / atmosfære (som også kan være en anden væskefase, der er uforenelig med væsken), bør kontaktvinklen være en specifik værdi, som bestemmes af samspillet mellem de tre faser, dvs. Væske / gas, flydende / faststof og fast / gas-grænseflade bestemmes af selve systemet, resultatet af udøvelsen af ​​den minimale samlede energi. Dråbens form på den faste overflade bestemmes af YL ligningen, medens kontaktvinklen fungerer som en grænsevilkår. I det ideelle tilfælde kan forholdet mellem kontaktvinklen og trefaseinteraktionskraften beskrives ved følgende Youngs ligning (Youngs eq.)

Område og eksempler på kontaktvinkler

4) vanddråber på lotusbladet

Vedhæng Drop after fittting Området af fysisk meningsfulde kontaktvinkler er fra 0 ° til 180 °. En kontaktvinkel på 0 ° betyder, at væsken helt spredes over den faste overflade, indtil der er dannet et monolag (hvis der ikke er nogen obstruktion!). En kontaktvinkel på 0 ° til 30 ° indikerer, at væsken har god fugtighed over for den faste overflade og vil spredes godt. Denne rækkevidde er vigtig for mange processer som maling, belægning, rensning, stikning Knot og så videre. Kontaktvinklen mellem 30 ° og 90 ° betyder, at væsken har en vis befugtning til den faste overflade, men det er ikke særlig godt. Når kontaktvinklen er større end 90 °, har væsken ingen befugtning over for den faste overflade. Når denne vinkel, som vinklen stiger til ca. 130 ° -140 °, begynder væsken at udvise overfladeafvisningsevne på den faste overflade. Når kontaktvinklen er forøget over 150 °, er dråben faktisk bare "siddende" på overfladen og efterlader overfladen, så snart den har en chance og udviser en høj grad af afstødning på overfladen. Dette er tilfældet med vanddråber på lotusløvet, med kontaktvinkler på op til 170 °, kendt som "lotus-effekten", som også ofte betegnes som superhydrofobiske overflader. De er selvrensende og har store potentielle anvendelser, så det er et godt sted i den nuværende forskning.

Δθ = θ _a - θ _r

Den egentlige ikke-ideelle overflade, hvilket resulterer i, at den unge traditionelle praksis er overfladisk vådbarhed, er ikke perfekt. Du skal også overveje kontaktvinkelhysteresen for fuldt ud at karakterisere, såsom superhydrofobe overfladeegenskaber.