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1、理化检验-物理分册PTCA(PART:APHYS.TEST.)2008年第44卷2综述接触角测量技术的最新进展丁晓峰,管蓉,陈沛智(湖北大学化学与化工学院有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,武汉430062)摘要:接触角是材料表面润湿性能的重要参数之一。通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。介绍了几种常见的接触角的测量方法,并详细介绍了接触角测量技术所取得的最新研究成果。关键词:接触角;润湿;测试中图分类号:O552.4+21文献标识码:A文章编号:1001-4012(2008)02-0084-06RECENTDEVELOPMENTOFCONTACT
2、ANGLEMEASUREMENTTECHNIQUEDINGXiao-feng,GUANRong,CHENPei-zhi(MinistryofEducationKeyLaboratoryfortheSynthesisandApplicationofOrganicFunctionalMolecules,CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HubeiUniversity,Wuhan430062,China)Abstract:Contactangleisoneofthemostimportantparameterstocharacterizemat
3、erialssurfacewettingproperty.Alotofusefulinformationabouttheinterfaceofsolid-liquidorsolid-vaporcanbeacquired,throughthemeasurementofcontactangle.Thecommoncontactanglesmeasurementsweredescribedandtherecentdevelopmentofthecontactanglemeasurementtechniqueswerereviewed.Keywords:Contactangle;Wetting
4、;Measurement液体在固体表面的润湿性能,对理解材料保护、的测量无论在材料研究,还是在工业领域中的应用船舶防污、药物开发、矿物浮选和石油开采等都具有均有其独特的重要性。因此,对其的了解和研究显[1-3]重要意义。接触角是衡量材料表面润湿性能的得十分必要。一个重要参数。通过接触角的测量可以获得材料表1理论背景面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。因此,接触角的测量在材料防护、医药、半导体、化妆品、生命液体与固体接触时的润湿情况有两种。第一种科学、油墨工业及其他领域都有重要应用。情况,液体完全润湿固体表面,即液-气(l-g)界面与例如,用于船舶防污的涂料只有当其与海水的固-液(s
5、-l)界面之间的接触角为0°;第二种情况,液接触角大于98°时,才能防止海生物附着,从而具有体部分润湿固体表面,即液体在固体表面形成液滴,[4]呈现非零接触角。如图1所示,对于此种情况的宏防污效果。TiO2薄膜对水接触角的测量在研究其表面的光催化反应产生杀菌、防雾及自清洁机理观液滴,三相界面张力满足Young方程:方面有重要应用。研究表明,当水在TiO2薄膜表γl-gcosθ=γs-g-γs-l(1)面的接触角<15°时具有高的流动性,<10°时有自式中γ———界面张力,下标l,g和s分别代表液清洁效果,<7°时有防雾效果[5]。诸如此类,接触角相、气相和固相;θ———接触角。[6]收
6、稿日期:2007-04-24在学术上普遍认可的接触角定义是:过三相基金项目:湖北大学有机功能分子合成与应用省部共建教育部接触点,向l-g界面做切线,l-g界面切线与s-l界面重点实验室开放课题基金(2006-KL-008)之间的夹角,即为接触角。作者简介:丁晓峰(1982-),男,硕士研究生。·84·理化检验-物理分册丁晓峰等:接触角测量技术的最新进展图1固体表面上的液滴Fig.1Aliquidphaseonasolidsurface1———待测固体薄板2———金属丝3———电子天平4———记录器5———测试单元6———测试液体2常用接触角的测量方法7———可移动平台8———升降平台装
7、置接触角测量方法可以按不同的标准进行分类。9———电机10———支架11———罩杯图2Wilhemly装置按照直接测量物理量的不同,可分为量角法、测力Fig.2Wilhemlyequipment法、长度法和透过法。按照测量时三相接触线的移动速率,可分为静态接触角、动态接触角(又分前进Δρ———液体与空气的密度差,下同;接触角和后退接触角)和低速动态接触角。按照测h———浸入液面以下的深度;[7]试原理又可分为静止或固定液滴法、Wilhemly板
