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导致接触角滞后的因素

用液滴在新固体表面测得的接触角,与液体在已经被液体润湿的固体表面上测定的接触角数据不同,前者称为前进角(用表示),后者称为后退角(用表示),如图1所示。


图1  (a)前进角示意图    (b)后退角示意图

目前已经发现至少六种导致接触角滞后的因素。这六种因素可以分为两类:热动力学接触角滞后动力学接触角滞。表面能粗糙度和表面多级结构属于热动力学导致的接触角滞后范畴,这两个因素同时也是自然界中导致接触角滞后最普遍的两种因素;第二类,即动力学导致的接触角滞后是通过接触角的时间相关或者周期相关性来定义。在第二个类别中,目前书籍有如下四种因素:表面取向、表面变形、流涕侵蚀以及表面移动性。

具体信息如表1所示:

表1

接触角滞后来源


接触角滞后与更加直接的黏附滞后有密切联系,从物理学的角度来看,接触角滞后是液体在表面上流动时能量损耗的度量,接触角滞后与黏附的关系可以由以下公式表示:


其中指的是黏附力,R固体接触面的半径,K是比例常数(一般取1),无量纲黏附数可以被定义为黏附力与毛细力之比


黏附数与黏附功之间的关系可以表示为


其中为黏附功,因此接触角滞后可以看作是黏附和摩擦的试题指示。为了充分静待一个平面,测量前进接触角和后退接触角并给出接触角滞后是非常重要的。


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