液滴形狀分析儀-2007-

1、液滴形狀分析儀液滴形狀分析儀dsadsawhat issurface tension ?什么是表面張力?什么是表面能?what issurface energy ?what isstatic contact angle?什么是靜態(tài)接觸角?什么是動態(tài)接觸角?what isdynamic contact angle?界面氣氣- -液液界面界面氣相氣相表面表面界面界面表面和本體 在微觀結(jié)構(gòu)上，液體分子有著強烈的相互作用。而液體與氣體接觸的表面存在表面層。表面層里的液體分子要比液體內(nèi)部稀疏些，也就是分子間的距離要比液體內(nèi)部大些。界面的熱力學(xué)以及表面張力bbbbbbbbbbbbddddddddddddd

2、npvtsgdnvptsfdnpvsthdnvpstub,)(nvsaub,)(npsahb,)(nvtafb,)(nptag表面張力表面張力aaaadddd表面能bfff表面自由能表面自由能體系自由能體系自由能本體體系自由能本體體系自由能過剩表面自由能過剩表面自由能 excess surface free energyf更精確更精確的說法的說法表面能afa/表面能表面能特殊過剩表面自由能特殊過剩表面自由能 specific excess surface free energya更精確更精確的說法的說法表面張力和表面能)(aaddfda)(aadaddadaaa對于液體，如果擴(kuò)展表面必對于液體

3、，如果擴(kuò)展表面必然導(dǎo)致更多的分子流入界面，然導(dǎo)致更多的分子流入界面，因 此 組 成 是 不 會 變因 此 組 成 是 不 會 變的，的， ；對于固體表；對于固體表面的延展會導(dǎo)致表面分子的面的延展會導(dǎo)致表面分子的密度改變，所以密度改變，所以0dada0dada鋪展過程the work of adhesionthe work of cohesionthe work of cohesion= 2the work of adhesion= 1+ 2- 12鋪展過程bbababaadaagdaagdaaggabbadadadaaabbbb+wbbwab鋪展系數(shù)abs/黏附功內(nèi)聚功capillarity

4、flowcapprrppp212111capillarity flow靜態(tài)接觸角接觸角的示意圖：接觸角的示意圖：潤濕潤濕親液性固體親液性固體solidliquidgasanm s-l s-g l-g coss gs ll gyoungyoung方程方程接觸角最初的液滴最初的液滴60秒后秒后1.液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā)2.表面活性劑從固態(tài)表面遷移到液體表面表面活性劑從固態(tài)表面遷移到液體表面3.液體中的某些物質(zhì)向固體表面的遷移液體中的某些物質(zhì)向固體表面的遷移4.固液的化學(xué)反應(yīng)固液的化學(xué)反應(yīng)5.固體被液體溶解或溶脹等等固體被液體溶解或溶脹等等所以研究靜態(tài)接觸角與時間的依賴性也是必要的所以研究靜態(tài)接觸角與

5、時間的依賴性也是必要的contact angle hysteresis1.固體表面的組成固體表面的組成2.表面粗糙度表面粗糙度3.由于吸附解吸附等動力學(xué)因素由于吸附解吸附等動力學(xué)因素4.分子取向分子取向 動態(tài)接觸角ad前進(jìn)角前進(jìn)角rd后退角后退角靜態(tài)接觸角是流速相當(dāng)慢時的接觸角，而動態(tài)接觸角則靜態(tài)接觸角是流速相當(dāng)慢時的接觸角，而動態(tài)接觸角則是考慮液體在表面的流動過程中的接觸角。是考慮液體在表面的流動過程中的接觸角。本儀器，液體的流速適合在本儀器，液體的流速適合在5-15 l/min，對于粘度較高，對于粘度較高的液體，通常采用這一范圍的下限。的液體，通常采用這一范圍的下限。儀器的使用儀器的使用液

6、體的界液體的界/表面張力的測量表面張力的測量1.1.測量針頭的外徑測量針頭的外徑2.2.測量液體的密度測量液體的密度3.3.形成的液滴要盡可能大，一方面它不會隨著時間回形成的液滴要盡可能大，一方面它不會隨著時間回縮，另一方面又不會形成細(xì)頸，而最終掉下來?？s，另一方面又不會形成細(xì)頸，而最終掉下來。4.4.測量界面張力時，懸滴密度要大于沉浸相的密度測量界面張力時，懸滴密度要大于沉浸相的密度5.5.如果要得到不同溫度下的表面或界面張力，需要首如果要得到不同溫度下的表面或界面張力，需要首 先得到液體密度隨溫度的變化曲線先得到液體密度隨溫度的變化曲線測量表面和界面張力所需的必要參量測量表面和界面張力所需

7、的必要參量接觸角的測量接觸角的測量測量接觸角的方法測量接觸角的方法1. tangent method 1（可以研究動態(tài)接觸角，但是必須針頭對液可以研究動態(tài)接觸角，但是必須針頭對液滴的形成影響不大的情況下可以滴的形成影響不大的情況下可以）2. tangent method 2（可以用于動態(tài)接觸角的測量，但圖像的質(zhì)可以用于動態(tài)接觸角的測量，但圖像的質(zhì)量要求相當(dāng)高量要求相當(dāng)高）3. height-width method（不適合動態(tài)接觸角，而且認(rèn)為左右的不適合動態(tài)接觸角，而且認(rèn)為左右的接觸角是相等的接觸角是相等的）4. circle fitting method（類似類似height-width m

8、ethod，比較適，比較適合小角度合小角度30度度)5. young-laplace method（不能用于動態(tài)接觸角，如果用這種方不能用于動態(tài)接觸角，如果用這種方法計算表面張力，其接觸角必須大于法計算表面張力，其接觸角必須大于30度度 ）非常小的接觸角0510152025707580859095100105contact anglerun number contact angle051015202560657075808590contact anglerun number contact angle固體表面能的測量固體表面能的測量 至少需要兩種液體至少需要兩種液體 這些液體在此固體上的接觸角這些液體在此固體上的接觸角 液體的表面張力液體的表面張力 液體表面張力的極性和色散部分液體表面張力的極性和色散部分測量固體表面能所需的必要參量測量固體表面能所需的必要參量固體表面能的測量固體表面能的測量 zisman和和equation of state（不常用不常用,因為只有色散相互作用因為只有色散相互作用存在，或占主要時可用存在，或占主要時可用） fowkes, owens，wendt, rabel,kaelble等等(幾何平均的方幾何平均的方法法) wu(調(diào)和平均方法，精度相對較高，尤其是較高能量的表面調(diào)和平均方法，精度相對較高，尤其是較高能量的表面） schult