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接觸角測(cè)量?jī)x---接觸角的測(cè)量時(shí)機(jī)

發(fā)布時(shí)間: 2025-10-17  點(diǎn)擊次數(shù): 56次

    通常情況下,使用接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量,需要等待液滴形態(tài)穩(wěn)定后再操作。但對(duì)于不同的固體表面,等待時(shí)間和判斷標(biāo)準(zhǔn)不同。


    平衡接觸角:這是理論上液滴在固體表面達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí)的角度。在實(shí)際使用接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量時(shí),我們追求的是這個(gè)值。


    情況一:高能/親水/剛性表面,液滴會(huì)迅速鋪展,接觸角很?。ㄍǔ?lt;30°)。對(duì)于非常親水的表面,鋪展可能在毫秒級(jí)內(nèi)完成,應(yīng)在液滴滴下后1-2秒內(nèi)立即測(cè)量。如果等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng),液滴可能會(huì)因?yàn)檎舭l(fā)而體積變小,導(dǎo)致接觸角減??;或者因?yàn)楸砻嫖l(fā)生變化。


    情況二:低能/疏水/柔性表面,液滴會(huì)形成一個(gè)較大的接觸角(>90°)。在滴加的瞬間,由于慣性沖擊,液滴會(huì)先被壓扁(接觸角暫時(shí)變小),然后回彈、收縮,最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。這個(gè)過(guò)程需要幾秒鐘。需要等待1至10秒,待液滴的輪廓不再發(fā)生肉眼可見(jiàn)的抖動(dòng)和回縮后,再進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)接觸角達(dá)到穩(wěn)定值。


    情況三:特殊活性表面,液滴與表面之間會(huì)發(fā)生持續(xù)的物理或化學(xué)作用。多孔表面,液體會(huì)滲入孔隙,導(dǎo)致接觸角隨時(shí)間持續(xù)減小。吸水表面,液滴體積會(huì)因吸收而變小,接觸角變化無(wú)規(guī)律。超疏水表面,液滴可能處于不穩(wěn)定的Cassie狀態(tài),隨時(shí)可能過(guò)渡到Wenzel狀態(tài)(釘扎效應(yīng))。反應(yīng)性表面:表面與液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),接觸角會(huì)持續(xù)變化。


    對(duì)于這類表面,單次測(cè)量是不夠的。必須使用儀器的視頻錄制或連續(xù)拍照功能,記錄下從滴加到之后數(shù)十秒甚至數(shù)分鐘內(nèi)的完整過(guò)程。然后在數(shù)據(jù)分析時(shí),可以:取某一特定時(shí)間點(diǎn)(如第10秒)的角度。分析接觸角隨時(shí)間變化的曲線。報(bào)告中需明確注明是“瞬時(shí)接觸角"并標(biāo)注測(cè)量時(shí)間。


    默認(rèn)操作:對(duì)于未知樣品,等待2-5秒后測(cè)量,并觀察液滴輪廓是否穩(wěn)定。


    使用視頻功能:現(xiàn)代接觸角測(cè)量?jī)x都帶有高速攝像頭。強(qiáng)烈建議錄制視頻,然后從視頻中選取穩(wěn)定幀進(jìn)行測(cè)量,這是最準(zhǔn)確的方法。


    控制環(huán)境:在恒溫恒濕環(huán)境下操作,避免氣流和振動(dòng),這些因素會(huì)干擾液滴的穩(wěn)定。


    保持一致:在對(duì)比不同樣品的接觸角時(shí),必須保證從液滴接觸到測(cè)量的時(shí)間間隔相同,否則數(shù)據(jù)沒(méi)有可比性。


    觀察而非猜測(cè):最重要的原則是用眼睛觀察液滴輪廓是否已經(jīng)穩(wěn)定。當(dāng)液滴的三相接觸線(液-固-氣交界線)和輪廓線在1-2秒內(nèi)不再移動(dòng)時(shí),就是最佳的測(cè)量時(shí)機(jī)。


    簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō):對(duì)于疏水表面,等一下再測(cè);對(duì)于親水表面,盡快測(cè);對(duì)于不確定或有活性的表面,錄下來(lái)看全過(guò)程。


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