科學(xué)指南針-接觸角測量的常用測量法
在做接觸角測試時,科學(xué)指南針檢測平臺工作人員在與很多同學(xué)溝通中了解到,好多同學(xué)對接觸角測量不太了解,針對此,科學(xué)指南針檢測平臺團隊組織相關(guān)同事對網(wǎng)上海量知識進行整理,希望可以幫助到科研圈的伙伴們;
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通常接觸角的測量基于 Young 方程 , 必須滿足條件 :
(1) 固體表面是剛性的、均勻的、光滑的。
(2) 固體表面是惰性的 , 沒有膨脹和化學(xué)反應(yīng)。
接觸角是客觀存在的 , 可采用多種方法進行測量 , 大致可分為三類 : 量角法、測高法和測重法。?
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1 . 1?角度測量法
最直觀的方法就是根據(jù)定義測量接觸角θ, 直接觀測固體表面上的平衡液滴或附著于固體表面上氣泡的外形 ; 觀測者從三相交界點處 , 人為地作氣液界面切線 , 精確度較差。?
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1 .2?液滴最大高度法
液滴最大高度法是將液體滴在固體表面上形成液滴,不斷增加液滴量,當(dāng)液體高度達(dá)一最大值 , 繼續(xù)增加液量 , 只會擴大固液界面面積 , 在均勻的固體表面上 , 將形成固定高度的圓形“液餅 ”。該法具有較高的測量精度 , 接觸角θ通過下式計算 :
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h m 為液滴最大高度 , ɡ為重力加速度 , ρ為液體密度 , γ l - g 為液體的表面張力。
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1 .3?粉體接觸角的測量
將粉體壓成多孔粉末柱體 , 顆粒間隙視為平均等效半徑為 r 的一束毛細(xì)管柱 , 可潤濕液體通過毛細(xì)作用滲入粉體柱 , 在 t 時間內(nèi)滲入的高度 h 可用Washburn 方程描述:
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式中γ、η分別為液體的表面張力和粘度 ,r為粉體毛細(xì)管柱的平均等效半徑,c為毛細(xì)管因子。r 值無法直接測定 , 通常采用一已知表面張力、粘度 , 且θ =0 °的液體 , 先測其 t - h 的關(guān)系 , 求出該粉體柱的 cr 值 ( 即儀器常數(shù)) ,再測定某液體通過相同粉體柱的 t - h 關(guān)系 , 計算該液體在粉體上的接觸角θ。
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