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光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x的組成與原理

日期:2025-01-02 01:50
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摘要:
    光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x通常由光源、鏡頭、樣品臺(tái)、液晶顯示屏等部分組成。在測(cè)量過(guò)程中,樣品臺(tái)上放置實(shí)體表面,涂覆待測(cè)液體,然后通過(guò)調(diào)節(jié)鏡頭和光源,使得樣品臺(tái)上的液滴清晰可見(jiàn)。此時(shí),通過(guò)測(cè)量液滴與實(shí)體表面的接觸角,可以確定實(shí)體表面的親水性或疏水性。

    所謂接觸角,是指液體與實(shí)體表面發(fā)生接觸時(shí),液滴所形成的表面張力相互作用角度。接觸角越小,液滴與實(shí)體表面的接觸面積越大,液體與實(shí)體間的相互作用力也越強(qiáng),因而液滴會(huì)更容易在實(shí)體表面上擴(kuò)散;反之,接觸角越大,液滴與實(shí)體表面的接觸面積越小,液體與實(shí)體間的相互作用力也越弱,因而液滴會(huì)更容易從實(shí)體表面上滑落。

    通常來(lái)說(shuō),親水性表面所形成的接觸角一般在0°到90°之間,表明液體逐漸地被實(shí)體表面的分子所吸引,從而形成了液體與實(shí)體表面之間的一定黏性。

    而疏水性表面所形成的接觸角一般在90°到180°之間,表明液體逐漸地被實(shí)體表面所排斥,從而表現(xiàn)出與實(shí)體表面之間的非常明顯的親水性。

    當(dāng)然,除了親水性和疏水性以外,還有一些特殊的表面情況,如偏親水性、偏疏水性等。

    而光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x的原理,就是通過(guò)測(cè)量液滴在實(shí)體表面上所形成的接觸角,來(lái)確定實(shí)體表面的親水性或疏水性。具體來(lái)說(shuō),液滴所形成的接觸角可以通過(guò)下述的Young方程來(lái)計(jì)算:

    cosθ = (γSV - γSL) / γLV

    其中,θ為液滴的接觸角,γSV為固-氣表面的張力,γSL為固-液表面的張力,γLV為液-氣表面的張力。而在接觸角測(cè)量過(guò)程中,固-氣表面的張力可以被忽略不計(jì)。因而,通過(guò)測(cè)量出液滴的接觸角θ以及液體和實(shí)體表面的表面張力,就可以計(jì)算出實(shí)體表面所表現(xiàn)出的親水性或疏水性。