Lämplighet, kontaktvinkel och mätning

Lämplighet, kontaktvinkel och mätning

Lämplighet, kontaktvinkel och mätning

När en droppe placeras på en fast yta kan en av följande tillstånd uppstå:

Droppen sprids helt över den fasta ytan och bildar en flytande film ovanpå den.

Droppen sprider sig över den fasta ytan och bildar en smalare dropp på den.

Droppar sträcker sig inte nästan ut på den fasta ytan, men "sitter" på dem för att bilda en starkt utskjutande droppe.

Vätning avser processen för att ersätta en annan blandbar vätska (gas eller annan vätska) med en vätska på en fast yta. Graden till vilken en vätska fuktas på en fast yta kan mätas av kontaktvinkeln, vilket är vinkeln mellan vätskan / luftgränssnittet och den fasta ytan (inklusive vätskefasdelen)

I det första fallet är kontaktvinkeln 0 ° och vi säger att vätskan helt kan våta den fasta ytan; I det andra fallet är kontaktvinkeln större än 0 ° men mindre än 90 °, säger vi att vätskan delvis kan blöta Den fasta ytan; i det tredje fallet är kontaktvinkeln större än 90 °, vi säger att vätskan inte kan våta den fasta ytan.

För ett givet trefasystem av flytande / fast yta / atmosfär (som även kan vara en annan vätskefas som är inkompatibel med vätskan) bör kontaktvinkeln vara ett specifikt värde som bestäms av växelverkan mellan de tre faserna, Vätska / gas, flytande / fast och fast / gasgränssnitt, bestäms av systemet självt, resultatet av strävan efter den minsta totala energin. Droppens form på den fasta ytan bestäms av YL ekvationen, medan kontaktvinkeln fungerar som ett gränsvillkor. I det ideala fallet kan förhållandet mellan kontaktvinkeln och trefas-interaktionskraften beskrivas med följande Youngs ekvation (Youngs ekv.)

Räckvidd och exempel på kontaktvinklar

4) vattendroppar på lotusbladet

Hänge Drop after fittting Området av fysiskt meningsfulla kontaktvinklar är från 0 ° till 180 °. En kontaktvinkel på 0 ° innebär att vätskan sprider sig fullständigt över den fasta ytan tills ett monoskikt bildas (om det inte finns någon obstruktion!). En kontaktvinkel på 0 ° till 30 ° indikerar att vätskan har en god vätbarhet mot den fasta ytan och kommer att sprida sig väl. Detta intervall är viktigt för många processer som färger, beläggningar, rengöring, sticking Knot och så vidare. Kontaktvinkeln mellan 30 ° och 90 ° innebär att vätskan har en viss vätbarhet mot den fasta ytan, men det är inte särskilt bra. När kontaktvinkeln är större än 90 ° har vätskan ingen vätbarhet mot den fasta ytan. När denna vinkel, som vinkeln ökar till omkring 130 ° -140 °, börjar vätskan visa ytanavstötning på den fasta ytan. När kontaktvinkeln ökar över 150 ° sitter faktiskt "sitter" på ytan, lämnar ytan så snart den har en chans och uppvisar hög grad av repellercy på ytan. Det här är fallet med vattendroppar på lotusbladen, med kontaktvinklar upp till ca 170 °, känd som "lotus-effekten", som ofta också kallas superhydrofoba ytor. De är självrengörande och har stora potentiella tillämpningar, så det är en hot spot i nuvarande forskning.

Δθ = θ _a - θ _r

Den faktiska icke-idealiska ytan, vilket resulterar i att U-kontaktvinkelkarakterisering av ytvätbarheten hos den traditionella praxisen inte är perfekt, måste du också överväga kontaktvinkelhysteresen för att fullt ut karakterisera, såsom superhydrofoba ytegenskaper.