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關于接觸角的科普

更新時間:2023-10-12      點擊次數:4011
  接觸角是描述液體與固體交界面上相互作用的物理量之一,表示液體滴或液體膜在固體表面上的接觸情況。它通常用于描述液體在固體表面上的張力及液體的浸潤性。
 
  接觸角定義為固體表面上液體與固體交界處形成的夾角,以液體靠近固體表面時的表面張力和液體與氣體交界處的表面張力之間的關系計算得出。當液滴與固體表面接觸時,接觸角為0度;當液滴在固體表面上呈現球形時,接觸角為90度;當液滴不與固體表面接觸,而是形成一個尖頂時,接觸角為180度。
 
  液體在固體表面上的接觸角是由多種因素共同決定的,包括固體表面的化學性質、形態結構和粗糙程度,以及液體的性質和溫度等。這些因素可以改變液體在固體表面上的濕潤行為,從而影響接觸角的大小和形態。
 
  當液體在固體表面上呈現小角度接觸角時,通常表明液體與固體表面間的相互作用是強的,背離表面的能量較小,因此呈現良好的浸潤性。相反,當接觸角大于90度時,液體與固體表面間相互作用很弱,不能濕潤固體表面,這種情況被稱為不良浸潤性。
 

接觸角測量儀

 


 
  接觸角的廣泛應用:
 
  1.表征固體表面的親疏性:可以直接反映出固體表面的親疏性質,即其對液體的吸附能力。例如,當接觸角小于90度時,說明液體能與固體表面良好接觸,這意味著固體表面具有較高的親疏性;而當接觸角大于90度時,說明液體不能潤濕固體表面,這意味著固體表面具有較低的親疏性。
 
  2.優化材料表面的潤濕性能:可以被用來優化材料表面的潤濕性能,從而改善材料的性能和功能。例如,在紡織品制造中,通過調整纖維表面的化學性質,可以使其具有更好的潤濕性能,從而提高面料的透氣性和舒適性。
 
  3.表征液體-固體相互作用:還可以用來表征液體與固體之間的相互作用。例如,在生物醫學領域中,通過測量血液在不同材料表面上的接觸角,可以評估材料對血液流動的影響,從而選擇最合適的材料用于人工器官和醫療設備的制造。
 
  4.測量表面張力:還可以被用來測量液體的表面張力。例如,通過測量液滴在固體表面的接觸角,可以計算出液體表面張力的大小。
 
  5.調節微流控系統中的液滴運動:可以被用來調節微流控系統中的液滴運動。例如,在微流控芯片中,通過調整液滴對芯片表面的接觸角,可以控制液滴的移動和分離,從而實現精確的微流控操作。

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