接觸角的概念及測量方法

更新時間：2019-01-25

技術文章

　　接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。

　　若θ<90°，則固體是親液的，即液體可潤濕固體，其角越小，潤濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤濕固體，容易在表面上移動，不能進入毛細孔。

　　潤濕過程與體系的界面張力有關。一滴液體落在水平固體表面上，當達到平衡時，形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式(Young Equation):

　　γs,g = γs,l + γg,l×cosθ

　　由它可以預測如下幾種潤濕情況：

　　1)當θ=0，*潤濕；

　　2)當θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；

　　3)當θ=90°，是潤濕與否的分界線；

　　4)當θ﹥90°，不潤濕；

　　5)當θ=180°，*不潤濕。

　　毛細現(xiàn)象中液體上升、下降高度h。h的正負表示上升或下降。

　　浸潤液體上升，接觸角為銳角；不浸潤液體下降，接觸角為鈍角。

　　上升高度h=2*表面張力系數(shù)/(液體密度*重力加速度g*液面半徑R)。

　　上升高度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸角/(液體密度*重力加速度g*毛細管半徑r)。

　　潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農藥加工、感光膠片生產、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關系。

　　接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應用廣泛,測值直接與準確的還是外形圖像分析方法.

　　外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機獲得液滴的外形圖像, 再運用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來.

　　計算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關系，可用來準確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓，從而計算出其接觸角。

　　另外機械上常指軸承接觸角：

　　在球軸承中，球與內外圈溝道的接觸，一般各為一點。接觸點連線沿溝道法線并且通過球中心。外部負荷則沿著該直線，由一個套圈傳遞至另一個套圈，因此，人們稱之為軸承壓力線，并將壓力線與徑向平面之間的二面角稱為壓力角。