便携式小型水滴角测量仪

Young方程和接触角

润湿作用实际上涉及气、液、固三相界面。因为固体表面的不均匀性及固体表面能不能直接测量，加上液体分子结构与同态相比没有那么整齐，与气体相比分子间距又很小，分子间作用力不能不考虑，这就使得固—液—气三相界面十分复杂。

将一液滴滴在固体表面上，形成图4—1的形状。设在固 液 汽三相界面上，固－气的界面张力为的OSG，固—液的界面张力为OSL ,气—液的表面张力为OLG。在三相界处经过液体内部到气 液界面的夹角叫接触角，以θ表示，则三相界面张力一般服从下面的Young方程：



Young方程是研究液—固润湿作用的基础。一般来讲，接触角θ的大小是判定润湿性好坏的判据。若θ＝0，cosθ＝1，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；

0＜θ＜90度，液体可润湿固体，且θ越小．润湿性越好；

90度＜θ＜180度，液体不润湿固体。

θ＝180度，完全不润湿，液体在固体表面凝聚成小球。



用力学方法导出的Young方程虽是正确的，但仍有不少争议。Adam等从能量观点导出Young方程，介绍如下。液滴在固体表面上形成如图4—2所示的形状，这时系统达到小自由烙状态。假定液滴足够小，重力影响可以忽略，现液体发生一个小的位移，在上面的推导中，忽略了重力的影响，这也是引起非议的原因。但事实证明，在一般情况下，重力和则的垂直分力的忽略是可以允许的。所以，在使用接触角测量仪进行测试的时候，一般是以1-2微升的水滴进行测试。

黏附功和内聚能

接触角的测定方法有很多种

停滴法：在光滑 均匀 水平的固体表面上放一小液滴，因液滴很小，重力作用可忽略。将液滴视作球形的一部分，测出液滴高度H与底烧钱2R。



吊片法：

将表面光滑，均匀的固体薄片垂直插入液体中，如果液体能够润湿此固体，则将薄片平面上升。



纤维对液体的接触角测定：

测定纤维对液体的接触角非常重要，接触角可用电子天平法进行测定。

如图所示，设一根纤维浸在某液体中，纤维的另一端挂在电子天平的测量臂上，用升降装置使液面逐渐下降，纤维经状态脱离液面进入C状态，在纤维脱离液面的瞬间，由于表面张力消失发生了力的突变，电子天平测出该变化过程中力的变化，由记录仪记下图中的曲线。