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    利用接觸角測量?jì)x測量動(dòng)態(tài)接觸角的方法有哪些?

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      目前使用接觸角測量?jì)x測量動(dòng)態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉臺法和加液/減液法三種。
      一種方法是傾斜臺法又稱(chēng)斜板法。實(shí)驗是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開(kāi)始時(shí)液滴不一定發(fā)生移動(dòng),但是形狀會(huì )開(kāi)始發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的接觸角則不斷地變小,當表面傾斜到一定角度時(shí),液滴開(kāi)始發(fā)生滾動(dòng)或滑動(dòng),此時(shí)液滴下方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運動(dòng)之前對應的接觸角就是大前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點(diǎn)發(fā)生運動(dòng)之前對應的接觸角就是小后退角。當液滴整體剛剛開(kāi)始發(fā)生滾動(dòng)(滑動(dòng))時(shí)的表面傾斜角,就叫滾動(dòng)角(滑動(dòng)角)。
      使用傾斜臺法測量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過(guò)程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動(dòng)角。
      第二種方法是離心旋轉臺法又稱(chēng)滯留力天平法,實(shí)驗是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后,利用離心旋轉臺使液滴沿著(zhù)圓周轉動(dòng),同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著(zhù)轉速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來(lái)越大,液滴開(kāi)始發(fā)生形狀變化,并且順著(zhù)旋轉半徑的方向在材料表面上滑動(dòng)的趨勢越來(lái)越明顯,直到發(fā)生滑動(dòng)。在形狀變化過(guò)程中外側的接觸角不斷地增大,而內側的接觸角則不斷地變小,當轉速達到一個(gè)臨界值時(shí),液滴開(kāi)始發(fā)生整體滑動(dòng),此時(shí)液滴外側三相接觸點(diǎn)發(fā)生運動(dòng)之前對應的接觸角就是大前進(jìn)角,而液滴內側三相接觸點(diǎn)發(fā)生運動(dòng)前對應的接觸角就是小后退角。根據液滴體積、轉速和旋轉半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
      使用離心轉臺法測量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過(guò)程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個(gè)方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
      第三種方法是加液-減液法又稱(chēng)注液-吸液法,實(shí)驗是將一個(gè)液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數值,同時(shí)跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射和回吸過(guò)程中兩側的接觸角不斷地變化,三線(xiàn)接觸點(diǎn)同時(shí)發(fā)生移動(dòng)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢,三相接觸點(diǎn)運動(dòng)接近一個(gè)亞平衡狀態(tài),過(guò)程中可以得到大前進(jìn)角和小后退角。
      使用加液-減液法測量動(dòng)態(tài)接觸角的特點(diǎn)是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過(guò)程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點(diǎn)是液滴形狀會(huì )受到注射針的影響而導致接觸角計算的誤差。

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