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前進角和后退角詳細分析,接觸角的滯后性分析

接觸角的滯后現象:

一般認為,接觸角越大其表面疏水性也就越高,如下圖中的所示的三個表面從左到右疏水性依次減弱。



三種表面上的液滴狀態比較:

因為從靜態接觸角來看左邊大很多。但是如果將基底都傾斜很小的一個角度,就象圖中下面所示的那樣,可以發現最右邊的液滴順勢滑落,而左邊的液滴都不會下滑,從中可以看出靜態接觸角和動態接觸角的本征區別,要制備研究疏水表面或自清潔表面的實際應用,必須考慮到液滴在微小力作用下的一個運動情況,所以動態潤濕性,有關接觸角滯后現象的研究就顯得十分重要。

前進角和后退角:

考慮一個在水平平面上具有穩定接觸角的液滴,若表面是理想光滑和均勻的,往這流溢上加少量液體,則流溢周界的前沿向前拓展,但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽去少量液體,則液滴的周界前沿向后收縮,但仍維持原來的接觸角,反之,若表面是粗糙或不均勻的,向液滴雖入一點液體只會使液滴變高,周界不動,從而使接觸角變大。此時的接觸角稱為前進接觸角。用θA表示。若加入足夠多的液體,液滴的周界會突然向前蠕動。此突然運動剛要發生時角度稱為最大前進角。若從液滴中取出少量液體,液滴在周界不移動的情況下變得更平坦,接觸角變小,此時的接觸角稱為后退接觸角。用θR表示,

固體表面上小液滴的形貌:

在傾斜面上,同時可看到液體的前進角和后退角,假若沒有接觸角滯后,平板只要稍許傾斜一點,液滴就會滾動,接觸角的滯后使液滴能穩定在斜面上,這一事實證明,接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。

滾動角:

固液-界面擴展后測量的接觸角(前進角)與在固液界面回縮后的測量值(后退角)存在差別,前進角往往大于后退角。兩者之間的差值叫做滾動角。滾動角的大小也代表了一個固體表面的接觸角滯后現象。關于前進角和后退角也可以描述成:前進角是在增加液滴體積時液滴與固體表面接觸的三相線將要移動而沒有移動那一狀態的接觸角。可以理解為下滑時液滴前坡面所必須增加到的角度,否則不會發生運動。而后退角是指在縮小液滴體積時液滴與固體表面接觸鐵三相線將動而未動狀態的接觸角,可以理解為下滑時液滴后坡面所必須降低到的角度。


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