Bagnabilità, angolo di contatto e misurazione

Bagnabilità, angolo di contatto e misurazione

Bagnabilità, angolo di contatto e misurazione

Quando si inserisce una goccia su una superficie solida, può verificarsi una delle seguenti condizioni:

La goccia si estende completamente la superficie solida, formando un film liquido su di esso.

La goccia si estende su una superficie solida e forma una goccia più piatta su di esso.

Goccioline non quasi sparso sulla superficie solida, ma "sedersi" su di loro per formare una goccia molto sporgente.

Bagnante si intende il processo di sostituzione tra loro immiscibile fluido (gas o altro liquido) con un liquido su una superficie solida. Il grado a cui un liquido è bagnato su una superficie solida può essere misurato dall'angolo di contatto, che è l'angolo tra il liquido / aria interfaccia e la superficie solida (inclusa la porzione di fase liquida)

Nel primo caso, l'angolo di contatto è 0 ° e diciamo che il liquido può completamente bagnato la superficie solida; nel secondo caso l'angolo di contatto è maggiore di 0 ° ma meno di 90 °, diciamo che il liquido può parzialmente bagnato la superficie solida; nel terzo caso, l'angolo di contatto è maggiore di 90 °, diciamo che il liquido non può bagnare la superficie solida.

Per un dato sistema trifase di superficie solido / liquido / atmosfera (che può anche essere un'altra fase liquida incompatibile con il liquido), l'angolo di contatto dovrebbe essere un valore specifico che è determinato dall'interazione tra le tre fasi, che è, liquido / gas, solidi e liquidi / solidi / gas interfaccia, è determinato dal sistema stesso, il risultato della ricerca dell'energia totale minimo. La forma della goccia sulla superficie solida è determinata dall'equazione Y-L, mentre le funzioni di angolo di contatto come una condizione al contorno. Nel caso ideale, la relazione tra l'angolo di contatto e la forza di interazione di tre fasi può essere descritto dall'equazione di Young seguente (EQ. di Young)

Gamma ed esempi di angoli di contatto

4) acqua goccioline sulla foglia di loto

Lampada a sospensione goccia dopo fittting la gamma di angoli di contatto fisicamente significativi è da 0 ° a 180 °. Un angolo di contatto di 0 ° significa che il liquido diffonde completamente sopra la superficie solida fino a formare un monostrato (se non vi siano ostruzioni!). Un angolo di contatto di 0 ° a 30 ° indica che il liquido ha una buona bagnabilità alla superficie solida e si diffonda bene. Questa gamma è importante per molti processi quali vernici, Rivestimenti, pulizia, attaccando nodo e così via. L'angolo di contatto tra 30 ° e 90 ° significa che il liquido ha una certa bagnabilità alla superficie solida, ma non è molto buono. Quando l'angolo di contatto è maggiore di 90 °, il liquido non ha bagnabilità alla superficie solida. Quando questo angolo come l'angolo aumenta a circa 130 °-140 °, il liquido inizia ad esporre la superficie idrorepellente sulla superficie solida. Quando l'angolo di contatto è aumentato sopra 150 °, la goccia è in realtà solo "seduti" sulla superficie, lasciando la superficie appena che abbia la possibilità e che esibiscono un alto grado di repellenza sulla superficie. Questo è il caso di goccioline d'acqua sul fogliame di loto, con angoli di contatto fino a circa 170 °, noto come "effetto loto", che sono anche spesso definito come superfici superidrofobiche, sono autopulenti e hanno grandi potenziali applicazioni, quindi è un hot spot in ricerca corrente.

 ΔΘ = Θ_un-Θ_r

La superficie non ideale, giovane con conseguente caratterizzazione di angolo di contatto della bagnabilità superficiale della pratica tradizionale non è perfetto, è necessario considerare anche l'isteresi di angolo di contatto, in modo da caratterizzare completamente, come superidrofobi Proprietà della superficie.