Nedvesíthetőség, érintkezési szög és mérés

Nedvesíthetőség, érintkezési szög és mérés

Nedvesíthetőség, érintkezési szög és mérés

Ha egy cseppet egy szilárd felületre helyeznek, előfordulhat az alábbi feltételek egyike:

A csepp teljesen átterjed a szilárd felület fölé, és tetején folyadékfilmet képez.

A csepp eloszlik a szilárd felületen, és finomabb cseppet képez rajta.

A cseppecskék szinte nem szétterülnek a szilárd felületen, hanem "ülnek" rájuk, hogy nagyon kiálló csepp alakuljanak ki.

A nedvesítés azt jelenti, hogy egy egymásba nem elegyedő folyadékot (gáz vagy más folyadék) egy szilárd felületen lévő folyadékkal helyettesítünk. A szilárd felületen folyadék nedvességének mértékét meg lehet mérni az érintkezési szöggel, amely a folyadék / levegő határfelület és a szilárd felület közötti szög (beleértve a folyadékfázis részt is)

Az első esetben az érintkezési szög 0 °, és azt mondjuk, hogy a folyadék teljesen nedvesítheti a szilárd felületet; a második esetben az érintkezési szög nagyobb mint 0 °, de kevesebb, mint 90 °, azt mondjuk, hogy a folyadék részben nedves A szilárd felület; a harmadik esetben az érintkezési szög nagyobb, mint 90 °, azt mondjuk, hogy a folyadék nem nedvesíthatja a szilárd felületet.

A folyadék / szilárd felület / atmoszféra egy adott háromfázisú rendszere (amely szintén lehet egy folyadékkal összeférhetetlen folyadékfázis), az érintkezési szögnek meghatározott értéknek kell lennie, amelyet a három fázis közötti kölcsönhatás határoz meg, folyadék / gáz, folyadék / szilárd és szilárd / gáz interfész, a rendszer maga határozza meg, a teljes energiamérés eredménye. A szilárd felületen lévő csepp alakját YL egyenlet határozza meg, míg az érintkezési szög határfeltételként működik. Ideális esetben az érintkezési szög és a háromfázisú kölcsönhatás közötti kapcsolatot az alábbi Young-egyenlet (Young's eq.) Írja le:

A hatótávolság és az érintkezési szögek példái

4) a lótuszlevél vízcseppjei

Pendant Drop a fittting után A fizikailag értelmezhető érintkezési szögek tartománya 0 ° és 180 ° közötti. A 0 ° -os érintkezési szög azt jelenti, hogy a folyadék teljesen eloszlik a szilárd felületen, amíg egyrétegű anyag keletkezik (ha nincs akadály!). A 0 ° és 30 ° közötti érintkezési szög azt jelzi, hogy a folyadék jó nedvességtartalmú a szilárd felületre, és jól elterjed. Ez a tartomány számos olyan eljárásnál fontos, mint a festékek, bevonatok, tisztítás, a csomózás és így tovább. A 30 ° és 90 ° közötti érintkezési szög azt jelenti, hogy a folyadék nedvesíthető a szilárd felületre, de ez nem túl jó. Ha az érintkezési szög nagyobb, mint 90 °, a folyadék nedvesíthető a szilárd felületre. Amikor ez a szög Amikor a szög 130 ° -140 ° -ra emelkedik, a folyadék a szilárd felületen felszíni repedenciát mutat. Amikor az érintkezési szög 150 ° fölé emelkedik, akkor a csepp csak "ül" a felszínen, és a felületet minél hamarabb kihasználja, és nagyfokú repedenciát mutat a felületen. Ez a helyzet a lótuszvirág lombozatában lévő vízcseppek esetében, 170 ° -kal, a "lótusz effektus" néven ismert érintkezési szögekként, amelyeket gyakran szuperhidrofób felületeknek is neveznek. Ezek öntisztítóak és nagy potenciális alkalmazásokkal rendelkeznek, így a jelenlegi kutatások egyik legfontosabb helyszíne.

Δθ = θ _a - θ _r

A tényleges nem ideális felület, ami a hagyományos gyakorlatok felületi nedves tapintási szögének jellemzését nem tökéletesíti, figyelembe kell venni az érintkezési szög hiszterézisét is, hogy teljesen jellemezhessük, például a szuperhidrofób felületi tulajdonságokat.