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接触角滞后

接触角滞后一词描述的现象是,在表面不能完全润湿的情况下,润湿时的接触角前进角)大于去润湿时的接触角(后退角)。


一般来说,滞后角描述的是一个系统的行为,其中输出变量取决于输入变量,也取决于输出变量之前的状态。当输入变量增大时,输出变量的值与输入变量减小时的值不同。

接触角滞后是如何产生的?


几乎所有不能被完全润湿的表面(接触角 > 0°)都会出现滞后角现象,但通常在化学和/或不均匀的表面上更为明显。例如,在润湿过程中,粗糙表面上的凹陷会被液体填满,这就增加了液体收缩过程中的润湿性。此外,滞后的程度还与液体和固体表面之间的粘附力有关。

 

研究接触角的滞后对哪些问题有意义?


首先,在固液相的形成过程中,润湿和去润湿的过程往往同时发生,因此要全面描述润湿性,就必须考虑这两个过程及其差异。


在评估疏水性、抗粘性和/或自清洁表面时,滞后现象尤为明显。一般认为,较高的初始接触角是此类材料去润湿特性的特征,但事实并非总是如此;液体的粘附力甚至可能出奇地强(玫瑰花瓣效应)。因此,通过对去润湿过程中的行为进行测量以及对滞后现象进行量化,可以更全面地分析疏水材料。

 

如何测定接触角的滞后角?


由于滞后现象描述的是润湿和去润湿时的不同行为,因此要使用能够同时描述这两个过程的接触角测量方法。然后计算所获得的接触角值之间的差异。

 

  • 使用非接触式的压力滴定的光学测量法: 液体针头用于测量低动态铺展且未收缩的液滴上的当前前进接触角 (RACA)。作为补充,"收缩液滴法 "可在液滴自动收缩后立即测量当前后退接触角 (RRCA)。
  • 使用固体针头滴定单元(注入式)进行光学测量: 通过使用注射器增加液滴体积,测量前进接触角 (ACA);通过吸液来减小液滴体积,测量后退接触角 (RCA)。
  • 结合倾斜台装置进行光学测量: 液滴在倾斜的表面上滑动。在运动方向上,在前方测量前进角,在后方测量后退角
  • 弯月面法(用于测量纤维的光学方法): 在浸入(前进角)和抽出(后退角)的过程中测量浸入纤维的接触角
  • 根据 Wilhelmy法使用表面张力仪的力学方法: 在浸入和抽出的过程中(通过液体的上升和下降)测量样品或纤维上的润湿力。

 

  
观看视频,了解如何使用 Wilhelmy 法和 Tensíío力学法表面张力仪测定滞后角。

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