
測量前進角和后退角的意義非常重大,它遠不止是獲得兩個角度數值那么簡單。通過光學接觸角測試儀精確獲取這兩個參數及其差值(接觸角滯后),共同揭示了固體表面在動態、真實環境下的潤濕性能和信息。
以下是其主要意義,從基礎到應用進行說明:
核心物理意義:揭示表面的“不完好"和“粘附力"
表征接觸角滯后:前進角和后退角的差值稱為“接觸角滯后"。沒有滯后,表面是理想的;有滯后,表面是真實的。滯后現象是由表面的粗糙度和化學不均勻性引起的。它就像一個“能量壁壘",阻礙了液滴的移動。
量化表面“粘附"能力:接觸角滯后直接反映了表面對液滴的釘扎效應或粘附力。
滯后值大:意味著液滴需要很大的能量才能移動,液滴“粘"在表面上,不易滾落。
滯后值小:意味著液滴與表面的相互作用很弱,液滴很容易在表面上移動或滾落。
實際應用意義
評估自清潔性能(如荷葉效應)
目標:需要極小的滾動角和很小的接觸角滯后。
意義:只有當滯后很小時,水滴才能在自身重力下輕松滾落,同時帶走表面的污染物。僅憑一個大的靜態接觸角(疏水性)不足以判斷自清潔效果,如果滯后很大,水滴會粘在上面,無法滾動自清潔。
優化涂層與印刷工藝
油漆、涂料:需要適當的潤濕和鋪展。前進角決定了涂料能否很好地覆蓋表面,而后退角關系到涂層的均勻性是否會產生縮孔。
印刷:油墨在基材上的鋪展行為由前進角控制,而其在網點內的保持能力則由后退角影響,這直接關系到印刷的清晰度和精度。利用光學接觸角測試儀的動態測量功能,可以精準量化這些參數,為工藝優化提供數據支撐。
提高農藥噴灑效率
在農業中,農藥液滴需要附著在植物葉片上(較大的前進角/滯后防止液滴立即滾落),但又不能形成球狀而滑落(需要一定的鋪展以覆蓋面積)。
通過測量葉片表面的前進/后退角,可以指導配制具有最佳鋪展和附著性能的農藥配方。
評估紡織品防水透氣性能
對于防水面料,我們希望水珠(外部雨水)不能滲透,即具有大的前進角。但同時,身體汗液形成的水蒸氣需要能排出。
研究液體在面料纖維間的動態潤濕行為,對于設計兼具防水和透氣功能的高性能紡織品至關重要。
半導體與微流控芯片制造
簡單來說:
靜態接觸角回答的是:“液體能多好地潤濕這個表面?" 這是一個熱力學平衡問題。
前進/后退角回答的是:“液體在這個表面上移動有多難?" 這是一個動力學和粘附力問題。
因此,測量前進角和后退角為我們提供了關于表面微觀結構、化學均勻性以及其在真實動態環境下實際性能的關鍵信息,是設計和優化幾乎所有涉及固-液界面應用至關重要的一環。