動(dòng)態(tài)接觸角測量儀 返回列表頁

一. 潤濕過程

潤濕過程分為三類，既在日常生活中經(jīng)常遇到的沾濕、浸濕和鋪展。

（一）沾濕（adhesion wetting）

當(dāng)將一滴水滴到固面上時(shí)，液體與固體接觸過程中，固—液界面逐漸取代液—氣界面和氣固界面（圖6—1），這一過程稱為沾濕。在恒溫恒壓條件下沾濕過程中的自由能變化：

式中γ為界面張力；—W a為黏附功，其值相當(dāng)于把單位面積的液—固界面分開成為氣—液和氣—固液面的最大功(圖6—2)。顯然只有當(dāng)Wa＞0時(shí)，即ΔGT.p＜0時(shí)，沾濕過程才是自發(fā)的。

將單位截面液柱分開如（圖1—3）創(chuàng)造兩個(gè)新的氣—液界面的內(nèi)聚功—Wc的定義：

Δγ＝2γg1＝—Wc（1—2）

黏附功和內(nèi)聚功的數(shù)值分別是固—液分子間作用力和相同液體分子間作用力大小的標(biāo)志。

（二）浸濕（immersion wetting）

圖1—4示出固體浸入液體的潤濕過程，即浸濕。在恒溫恒濕條件下，浸濕過程中自由能變化：

ΔGT,p＝γgs—γls＝－Wi        （1—3）

—Wi稱為浸濕功，當(dāng)然只有當(dāng)Wi＝γ1s—γgs＞0，則△GT,p＜0時(shí)，過程才是自發(fā)的。

（三）鋪展（spreading）

液體在固面上的鋪展系數(shù)S定義及鋪展條件為（圖1—5）

                     S=γgs—γls=—W    (1—4)

鋪展條件也可表示為：S= —Wa—（—Wc）≥0（1—5）

                          —Wa≥—Wc

式（1—5）清楚的說明，只有固液間黏附功大于或等于液體內(nèi)聚功時(shí)鋪展才有可能。從分子間力考慮，只有當(dāng)液固分子間力大于或等于液體分子間力時(shí)，液體才能在固面上鋪展。

動(dòng)態(tài)接觸角

     動(dòng)態(tài)接觸角是指在固體潤濕前進(jìn)角和去潤濕后退角過程中的接觸角

     尤其在研究固體表面的接觸角，接觸角是通過反復(fù)潤濕及相互非常接近的幾個(gè)位置的表面上進(jìn)行測量。讓因時(shí)間而產(chǎn)生的蒸發(fā)和局部不均一最小化。

     去潤濕的后退角通常小于前進(jìn)角，這種不同被稱為滯后作用，可用于固體粗糙度的測量。

     選擇動(dòng)態(tài)和靜態(tài)接觸角的一個(gè)準(zhǔn)則就是適合工藝潤濕過程的需要。動(dòng)態(tài)過程，例如噴涂過程最好借助于動(dòng)態(tài)測量模型，二動(dòng)態(tài)接觸角通常對評估準(zhǔn)靜態(tài)過程更有意義，例如半導(dǎo)體生產(chǎn)中的粘合。

     為了避免因引入機(jī)械能導(dǎo)致錯(cuò)誤測量，動(dòng)態(tài)測量的速率不能太大。同時(shí)為了排除上述的時(shí)間影響，速率也不能太小。