关于接触角介绍

[拼音]：jiechujiao

[外文]：contact angle

在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气- 液界面之间的夹角称为接触角，通常以θ 表示(见图)。

将一滴液体，放在一均匀平滑的固体表面上，一种情况是液体完全展开覆盖固体表面，另一种情况是液滴与固体表面形成一定角度停留于表面上。 液体在固体表面上的接触角与固-气界面自由能γSG、固-液界面自由能γSL及液体的表面张力γLG之间的关系，服从杨氏润湿方程：

γSG-γSL＝γLGcosθ

此方程可看作在固、液、气三相交界处，三个界面张力之间平衡的结果。接触角的大小，可以反映液体对固体表面的润湿情况，接触角愈小，润湿得愈好。

通过测定接触角和液体的表面张力，利用杨氏润湿方程，可以得到粘附功、粘附张力、铺展系数的值，并能对各种润湿过程能否自动进行作出判断（见铺展）。

接触角的测定方法大体分为三类：

（1）角度测量法，观测液滴或气泡在固体表面上的外形，并在固、液、气三相交点处作切线，用量角器直接量角度；

（2）长度测量法，通过对在固体表面上液滴的高度、宽度等的测量，计算出接触角，如液滴最大高度法、吊片法等；

（3）重量法，利用吊片法测定液体表面张力的原理，可以测定液体对固体（吊片）的接触角。

在测量接触角时，若在固－液界面扩展后测量，此接触角称前进角，通常以θA表示；若在固－液界面缩小后测量，此接触角为后退角，用θR表示。通常前进角与后退角的数值不等，两者之差值(θA-θR)叫做接触角滞后。造成接触角滞后现象的主要原因是液体或固体表面被污染，固体表面的粗糙不平和不均匀性，以及某些高聚物表面上大分子链段的流动性。表面的不平不仅影响接触角滞后，而且还影响接触角数值。粗糙度对接触角的影响可用温策尔方程表示：

γ＝cosθ′/cosθ

式中γ为粗糙因子，是表面粗糙化后的真实表面积与表观表面积之比。θ′为在粗糙化表面上的接触角。θ为在平滑表面上的接触角。当θ＜90°时，表面愈粗糙，θ′值愈小；而当θ＞90°时，表面粗糙化使θ′变大。