表面張力與潤濕性有什么關(guān)系？

潤濕是一種物理現(xiàn)象，通常是一相在另一相的表面進(jìn)行覆蓋的過程。潤濕性的好壞決定于兩相的表面張力，比如固體-液體相，只有液體的表面張力低于固相的表面張力時(shí)，潤濕才可以發(fā)生。表面張力越小，潤濕性能越好。液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長度分界線相互作用的拉力。表面張力的形成同處在液體表面薄層內(nèi)的分子的特殊受力狀態(tài)密切相關(guān)。在生產(chǎn)過程如果需要提升產(chǎn)品的潤濕性，必須通過降低液體的表面張力來實(shí)現(xiàn)，通常加入少量的表面活性劑就可以起到降低表面張力的效果。

什么是表面張力？

液體分子之間的內(nèi)聚力負(fù)責(zé)稱為表面張力的現(xiàn)象。表面上的分子在所有面上都沒有相似的相鄰原子，因此它們?cè)诒砻嫔吓c它們直接關(guān)聯(lián)的分子更強(qiáng)烈地結(jié)合在一起。這就形成了一個(gè)表面“膜”，這使得在物體被完全浸沒時(shí)移動(dòng)物體比移動(dòng)物體更困難。同樣的情況也適用于不混合在一起的兩種液體的界面。在這種情況下，使用界面張力。表面和界面張力有幾個(gè)不同的單元。

界面張力，也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力。在數(shù)值上與比界面能相等。固體表面與空氣的界面之間的界面張力，就是固體表面的自由能。固體表面不同的材質(zhì)，其表面自由能不同，金屬和一般無機(jī)物表面的能量在100mN/m以上，稱為高能表面；塑料等有機(jī)物表面的能量較低，稱為低能表面。界面張力，也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力。在數(shù)值上與比界面能相等。液體與另一種不相混溶的液體接觸，其界面產(chǎn)生的力叫液相與液相間的界面張力。液體與固體表面接觸，其界面產(chǎn)生的力叫液相與固相間的界面張力。液體的表面張力，就是液體表面的自由能。固體表面與空氣的界面之間的界面張力，就是固體表面的自由能。固體表面不同的材質(zhì)，其表面自由能不同，金屬和一般無機(jī)物表面的能量在100mN/m以上，稱為高能表面；塑料等有機(jī)物表面的能量較低，稱為低能表面。

表面張力是如何測量的？

平衡表面張力可以用力或光學(xué)張力計(jì)測量。

力量測定法

由張力計(jì)進(jìn)行的表面張力和界面張力的測量是基于探針與兩種流體界面的相互作用的力測量?？梢酝ㄟ^確保在開始實(shí)驗(yàn)之前將探針的大部分浸沒在光相位中，像表面張力測量一樣執(zhí)行界面張力測量。

在這些實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)探頭掛在天平上，并與測試的液體界面接觸。當(dāng)探針與液體表面相互作用時(shí)，平衡所經(jīng)歷的力可以用來計(jì)算表面張力。在這種情況下存在的力取決于以下因素：探針的尺寸和形狀、液</span>/固相互作用的接觸角和液體的表面張力。探針的尺寸和形狀易于控制。接觸角控制為零（完全潤濕）。這是通過使用高能表面的探針來實(shí)現(xiàn)的。注意?探針由鉑/銥合金制成，確保完全潤濕和容易和可靠的清潔。力測量的數(shù)學(xué)解釋取決于所用探針的形狀。通常使用兩種類型的探針，即杜氏環(huán)和威廉板。金屬棒也可以用來限制液體樣品體積。

如何選擇最佳測量方法

接觸角與表面粗糙度

表面的化學(xué)和地形特性在許多不同的應(yīng)用和過程中是重要的參數(shù)，其中潤濕和粘附行為需要優(yōu)化。潤濕性可以通過測量基底與給定液體的接觸角來研究。著名的楊氏方程描述了固體、液體和蒸氣三相接觸處的平衡。

界面張力，形成潤濕的平衡接觸角

該圖顯示了理想和真實(shí)表面上的液滴。在理想表面上，應(yīng)用楊氏方程，并且測量的接觸角等于年輕接觸角（上圖）。在實(shí)際表面上，實(shí)際接觸角是與液體-蒸汽界面的切線和固體（下部圖像）的實(shí)際局部表面之間的夾角。然而，測量的（表觀）接觸角是宏觀上觀察到的液-氣界面的切線和代表表觀固體表面的線之間的夾角。實(shí)際和明顯的接觸角值可以基本上彼此偏離。為了計(jì)算固體的實(shí)際表面自由能，應(yīng)該使用實(shí)際的接觸角。

粗糙度與與濕潤性之間的關(guān)系

增加表面粗糙度會(huì)增強(qiáng)由表面的化學(xué)引起的潤濕性。例如，如果表面是化學(xué)疏水性的，當(dāng)添加表面粗糙度時(shí)，它將變得更疏水。

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