什么是動態接觸角水滴角

發布時間：2023-10-18瀏覽次數：845返回列表

楊氏方程中所預示的接觸角是假定固體表面平坦光滑、化學均勻、各相同性，固—液—氣三相達到熱力學平衡狀態下的接觸角，也稱之為靜態接觸角（Staic Contact Angle）θO，即固—液—氣三相接觸線靜止未發生移動的接觸角。

但實際的固體表面在一定程度上可能存在粗糙不平、化學組成不均一，受污染等多種情況，這就使得實際接觸角并非如楊氏方程所預示的取值。而是在相對穩定的兩個角度之間變化，這種現象被稱為接觸角滯后現象。上限為前進接觸角（Advancing Contact Angle）θA，下限為后退接觸角（Receding Contact Angle）θR。通常定義，液—固界面取代氣—固界面后形成的接觸角叫前進接觸角；而氣—固界面取代液—固界面形成的接觸角叫后退接觸角。一般情況下前進角總是大于后退角，二者之差θA-θR=Δθ定義為接觸角滯后（Contact Angle Hysteresis）。

接觸角滯后的大小決定了液滴從固體表面滾落的難易程度，滯后越大表明液滴越不易從表面滾落。滾動角（Sliding Angle）能直觀的反映出接觸角滯后的大小。所謂滾動角是指一定體積的液滴從固體表面發生滾落時所需的小傾斜角度，用α表示。滾動角與前進角和后退角之間的關系可由Furmidge公式給出：

m·g·sinα=γLGW(cosθR-cosθA) (1)

(1)式中m為液滴的質量，g為重力加速度，W為固—液接觸面的直徑，由此式可得出接觸角滯后越小，滾動角就越小。

在前進角和后退角區間內，固—液—氣三相接觸線是保持靜止的，此時應為靜態接觸角；而當出現前進角或后退角時，三相接觸線開始發生移動，這種固—液—氣三相接觸線發生移動的接觸角稱之為動態接觸角（Dynamic Contact Angle）θD。

前進角通常反映的是表面能較低、與液體親和力弱的那部分固體表面區域的性質；后退角則完全相反。對于超疏水性材料，如果知道了前進接觸角、后退接觸角以及液滴的起始滾動角，就可以好的了解材料的表征；同樣在表面是傾斜的情況下，考察液體在表面的潤濕行為就必須分析動態接觸角才能好地反映實際情況。

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