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導致接觸角滯后的因素

用液滴在新固體表面測得的接觸角,與液體在已經被液體潤濕的固體表面上測定的接觸角數據不同,前者稱為前進角(用表示),后者稱為后退角(用表示),如圖1所示。


圖1  (a)前進角示意圖    (b)后退角示意圖

目前已經發現至少六種導致接觸角滯后的因素。這六種因素可以分為兩類:熱動力學接觸角滯后動力學接觸角滯。表面能粗糙度和表面多級結構屬于熱動力學導致的接觸角滯后范疇,這兩個因素同時也是自然界中導致接觸角滯后最普遍的兩種因素;第二類,即動力學導致的接觸角滯后是通過接觸角的時間相關或者周期相關性來定義。在第二個類別中,目前書籍有如下四種因素:表面取向、表面變形、流涕侵蝕以及表面移動性。

具體信息如表1所示:

表1

接觸角滯后來源


接觸角滯后與更加直接的黏附滯后有密切聯系,從物理學的角度來看,接觸角滯后是液體在表面上流動時能量損耗的度量,接觸角滯后與黏附的關系可以由以下公式表示:


其中指的是黏附力,R固體接觸面的半徑,K是比例常數(一般取1),無量綱黏附數可以被定義為黏附力與毛細力之比


黏附數與黏附功之間的關系可以表示為


其中為黏附功,因此接觸角滯后可以看作是黏附和摩擦的試題指示。為了充分靜待一個平面,測量前進接觸角和后退接觸角并給出接觸角滯后是非常重要的。


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