Young方程和接觸角

??潤濕作用實際上涉及氣、液、固三相界面。因為固體表面的不均勻性及固體表面能不能直接測量，加上液體分子結(jié)構(gòu)與同態(tài)相比沒有那么整齊，與氣體相比分子間距又很小，分子間作用力不能不考慮，這就使得固—液—氣三相界面十分復(fù)雜。

?　將一液滴滴在固體表面上，形成圖4—1的形狀。設(shè)在固　　液　汽三相界面上，固－氣的界面張力為的OSG，固—液的界面張力為OSL ,氣—液的表面張力為OLG。在三相界處經(jīng)過液體內(nèi)部到氣　液界面的夾角叫接觸角，以θ表示，則三相界面張力一般服從下面的Young方程：

?

?? Young方程是研究液—固潤濕作用的基礎(chǔ)。一般來講，接觸角θ的大小是判定潤濕性好壞的判據(jù)。若θ＝0，cosθ＝1，液體完全潤濕固體表面，液體在固體表面鋪展；

　　0＜θ＜90度，液體可潤濕固體，且θ越?。疂櫇裥栽胶?；

　　90度＜θ＜180度，液體不潤濕固體。

　　θ＝180度，完全不潤濕，液體在固體表面凝聚成小球。

?

????用力學(xué)方法導(dǎo)出的Young方程雖是正確的，但仍有不少爭議。Adam等從能量觀點導(dǎo)出Young方程，介紹如下。液滴在固體表面上形成如圖4—2所示的形狀，這時系統(tǒng)達(dá)到最小自由烙狀態(tài)。假定液滴足夠小，重力影響可以忽略，現(xiàn)液體發(fā)生一個小的位移，在上面的推導(dǎo)中，忽略了重力的影響，這也是引起非議的原因。但事實證明，在一般情況下，重力和則的垂直分力的忽略是可以允許的。所以，在使用接觸角測量儀進行測試的時候，一般是以1-2微升的水滴進行測試。

　　黏附功和內(nèi)聚能

　　接觸角的測定方法有很多種

　　停滴法：在光滑　均勻　水平的固體表面上放一小液滴，因液滴很小，重力作用可忽略。將液滴視作球形的一部分，測出液滴高度H與底燒錢2R。

?

?

　　吊片法：

　　將表面光滑，均勻的固體薄片垂直插入液體中，如果液體能夠潤濕此固體，則將薄片平面上升。

?

　　纖維對液體的接觸角測定：

　　測定纖維對液體的接觸角非常重要，接觸角可用電子天平法進行測定。

　　如圖所示，設(shè)一根纖維浸在某液體中，纖維的另一端掛在電子天平的測量臂上，用升降裝置使液面逐漸下降，纖維經(jīng)狀態(tài)脫離液面進入C狀態(tài)，在纖維脫離液面的瞬間，由于表面張力消失發(fā)生了力的突變，電子天平測出該變化過程中力的變化，由記錄儀記下圖中的曲線。