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接觸角的概念及測量方法

發布時間:2019-01-22      點擊次數:1815
  接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ,是潤濕程度的量度。
 
  若θ<90°,則固體是親液的,即液體可潤濕固體,其角越小,潤濕性越好;若θ>90°,則固體是憎液的,即液體不潤濕固體,容易在表面上移動,不能進入毛細孔。
 
  潤濕過程與體系的界面張力有關。一滴液體落在水平固體表面上,當達到平衡時,形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式(Young Equation):
 
  γs,g = γs,l + γg,l×cosθ
 
  由它可以預測如下幾種潤濕情況:
 
  1)當θ=0,完全潤濕;
 
  2)當θ﹤90°,部分潤濕或潤濕;
 
  3)當θ=90°,是潤濕與否的分界線;
 
  4)當θ﹥90°,不潤濕;
 
  5)當θ=180°,完全不潤濕。
 
  毛細現象中液體上升、下降高度h。h的正負表示上升或下降。
 
  浸潤液體上升,接觸角為銳角;不浸潤液體下降,接觸角為鈍角。
 
  上升高度h=2*表面張力系數/(液體密度*重力加速度g*液面半徑R)。
 
  上升高度h=2*表面張力系數*cos接觸角/(液體密度*重力加速度g*毛細管半徑r)。
 
  潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農藥加工、感光膠片生產、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關系。
 
  接觸角現有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應用zui廣泛,測值zui直接與準確的還是外形圖像分析方法.
 
  外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機獲得液滴的外形圖像, 再運用數字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來.
 
  計算接觸角的方法通?;谝惶囟ǖ臄祵W模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關系,可用來準確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓,從而計算出其接觸角。
 
  另外機械上常指軸承接觸角:
 
  在球軸承中,球與內外圈溝道的接觸,一般各為一點。接觸點連線沿溝道法線并且通過球中心。外部負荷則沿著該直線,由一個套圈傳遞至另一個套圈,因此,人們稱之為軸承壓力線,并將壓力線與徑向平面之間的二面角稱為壓力角。
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