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科普|水滴角與接觸角是同一種東西嗎?

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水滴角與接觸角在本質(zhì)上是相同的,它們都描述了液體與固體表面接觸時形成的角度,是顯示固體表面濕度的尺度。

定義與原理

1.水滴角:在固、液、氣三相交界面處,氣-液相界面與固-液相界面之間的夾角。水滴角通常是通過將一滴蒸餾水放置在固體表面上,然后測量所形成的角度來得到的。這個角度可以反映固體表面的潤濕性質(zhì)。

2.接觸角:當兩種流體(如氣體、液體或兩種不混溶的液體)同時與固體接觸時,固體表面和從三相交界點處對二流體界面所作切線之間的夾角。接觸角的大小同樣可以反映液體在固體表面上的潤濕性質(zhì)。在氣、液、固三相交點處,氣-液界面的切線與固-液界面之間的夾角即為接觸角。

測量方法與儀器

1.水滴角測量儀:采用的探針液體通常為蒸餾水,利用蒸餾水的表面張力靈敏度高的特性以及高穩(wěn)定性,評估固體材料的性質(zhì)。其測試用分析算法同樣是以界面化學(xué)的分析算法Young-Laplace方程擬合算法為主。

2.接觸角測量儀:通常采用多種探針液體(已知表面張力值或表面張力值分量)測試該液滴在固體表面形成的液滴輪廓,并通過界面化學(xué)的分析算法Young-Laplace方程及其分量值進行分析,測試分析得到相應(yīng)的該液體在固體材料的表面的接觸角值。

應(yīng)用與意義

1.水滴角:水滴角值可以表征固體材料物理化學(xué)性質(zhì),屬于物理化學(xué)領(lǐng)域。低接觸角表示濕度高(親水性)表面易粘貼,高接觸水滴角表示表面顯示疏水性,表面有機污染較重或表面附著力差。

2.接觸角:接觸角是衡量液體對材料表面潤濕性能的重要參數(shù),通過測量接觸角可以獲得材料表面固-液、固-氣界面相互作用的許多信息。在材料科學(xué)、表面科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域中,接觸角的應(yīng)用非常廣泛。

兩者之間的關(guān)系

1.相同點:水滴角和接觸角都描述了液體與固體表面接觸時形成的角度,都可以反映固體表面的潤濕性質(zhì)。

2.不同點:水滴角通常特指使用蒸餾水作為探針液體時形成的角度,而接觸角則可以使用多種探針液體進行測量。此外,在測量方法和儀器上,水滴角測量儀和接觸角測量儀也存在一定的差異。

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