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前進(jìn)角和后退角詳細(xì)分析,接觸角的滯后性分析

閱讀:5221        發(fā)布時(shí)間:2017-2-21

接觸角的滯后現(xiàn)象:

一般認(rèn)為,接觸角越大其表面疏水性也就越高,如下圖中的所示的三個(gè)表面從左到右疏水性依次減弱。

 

 

三種表面上的液滴狀態(tài)比較:

因?yàn)閺撵o態(tài)接觸角來看左邊大很多。但是如果將基底都傾斜很小的一個(gè)角度,就象圖中下面所示的那樣,可以發(fā)現(xiàn)zui右邊的液滴順勢(shì)滑落,而左邊的液滴都不會(huì)下滑,從中可以看出靜態(tài)接觸角和動(dòng)態(tài)接觸角的本征區(qū)別,要制備研究疏水表面或自清潔表面的實(shí)際應(yīng)用,必須考慮到液滴在微小力作用下的一個(gè)運(yùn)動(dòng)情況,所以動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性,有關(guān)接觸角滯后現(xiàn)象的研究就顯得十分重要。

前進(jìn)角和后退角:

考慮一個(gè)在水平平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴,若表面是理想光滑和均勻的,往這流溢上加少量液體,則流溢周界的前沿向前拓展,但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽去少量液體,則液滴的周界前沿向后收縮,但仍維持原來的接觸角,反之,若表面是粗糙或不均勻的,向液滴雖入一點(diǎn)液體只會(huì)使液滴變高,周界不動(dòng),從而使接觸角變大。此時(shí)的接觸角稱為前進(jìn)接觸角。用θA表示。若加入足夠多的液體,液滴的周界會(huì)突然向前蠕動(dòng)。此突然運(yùn)動(dòng)剛要發(fā)生時(shí)角度稱為zui大前進(jìn)角。若從液滴中取出少量液體,液滴在周界不移動(dòng)的情況下變得更平坦,接觸角變小,此時(shí)的接觸角稱為后退接觸角。用θR表示,

固體表面上小液滴的形貌:

在傾斜面上,同時(shí)可看到液體的前進(jìn)角和后退角,假若沒有接觸角滯后,平板只要稍許傾斜一點(diǎn),液滴就會(huì)滾動(dòng),接觸角的滯后使液滴能穩(wěn)定在斜面上,這一事實(shí)證明,接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。

滾動(dòng)角:

固液-界面擴(kuò)展后測(cè)量的接觸角(前進(jìn)角)與在固液界面回縮后的測(cè)量值(后退角)存在差別,前進(jìn)角往往大于后退角。兩者之間的差值叫做滾動(dòng)角。滾動(dòng)角的大小也代表了一個(gè)固體表面的接觸角滯后現(xiàn)象。關(guān)于前進(jìn)角和后退角也可以描述成:前進(jìn)角是在增加液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸的三相線將要移動(dòng)而沒有移動(dòng)那一狀態(tài)的接觸角??梢岳斫鉃橄禄瑫r(shí)液滴前坡面所必須增加到的角度,否則不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。而后退角是指在縮小液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸鐵三相線將動(dòng)而未動(dòng)狀態(tài)的接觸角,可以理解為下滑時(shí)液滴后坡面所必須降低到的角度。

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