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接触角与表面能的关系

2025-01-08

什么是接触角?

接触角是液体滴在固体表面上时,液体-固体界面与液体-气体界面之间的夹角。

 

什么是表面能?

表面自由能是物体表面分子间作用力的体现,由极性分量与色散分量组成。当液体与固体达成接触时,液体表面张力越大接触角越大,固体表面能越大接触角越小。

Young方程

Young方程是用来描述液体与固体界面上的接触角的关系的公式,方程表达为: γsv = γsl + γlv*cosθ

其中,ysv 表示固体与气体(或液体)的界面表面能,

ysl表示固体与液体的界面表面能,

yv 表示液体与气体的界面表面能,

θ  表示接触角。

 

表面能对接触角的影响

固体与液体之间的相互作用力较强,液体倾当固体表面的自由能较高时向于在固体表面上铺展开来形成较小的接触角。

当固体表面的自由能较低时,固体与液体之间的相互作用力较弱,液体倾向于保持球状,以减少与固体表面的接触面积,形成较大的接触角。


接触角对表面能的反映

接触角的大小可以反映固体表面的润湿性。接触角越小则表示固体表面亲水性越高,反之则是疏水性越强。

接触角也可以用来估算固体表面的自由能。通过测量接触角和已知液体的表面张力,可以使用Young方程来计算固体表面的自由能。

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