什么是接觸角？

發布日期：2024-05-24      瀏覽次數：828

什么是接觸角？

接觸角是評價潤濕性的指標之一。
它是當液體滴到某種固體上時形成的液滴的凸起程度（液體的高度）的數值表示。
具體而言，從側面觀察附著于固體上表面的液體，并測量液滴終點處的液體相對于固體表面的角度。
如果容易潤濕，則凸起（接觸角）較低，如果難以潤濕，則凸起（接觸角）較高。


用接觸角來評價什么

接觸角是評價固體和液體之間的相容性或潤濕性的指標。
這只是一個示例，但它用于以下目的。

• 油墨評價

• 液體質量評價

• 清潔評價

• 涂布液的評價

• 涂層表面性能評價

• 這樣的。．．．．




如何測量接觸角
接觸角是液體接觸的固體表面與液體終點之間的角度，因此通常是根據從側面觀察到的附著在固體樣品上的液體樣品的圖像來測量的。

如下示意圖所示，在面向照明的位置安裝攝像頭，將液體附著在其視野內的固體樣品上進行觀察。
這種測量裝置稱為 “接觸角計"。

如果容易弄濕
在針尖處形成液體并將固體樣品靠近它。
如果固體樣品容易潤濕，當固體樣品與液體接觸時，液體將被吸引到固體樣品上并擴散。
無論液體的類型如何，有時在感官意義上被稱為“親水性"。


如果很難弄濕
在針尖處形成液體并將固體樣品靠近它。
如果難以潤濕，請降低載物臺，因為即使固體樣品接觸液體，液體也不會被固體樣品吸引，液體也不會離開針頭。
無論液體類型如何，有時根據感官含義將其稱為“防水劑"或“防水劑"。
當潤濕和鋪展達到平衡狀態時，顯示固體和液體表面張力之間平衡的方程稱為“楊氏方程"。
該公式在潤濕和鋪展變化停止時有效，而不是在潤濕和鋪展期間有效。

因此，用于計算表面自由能的接觸角就是該平衡狀態下的接觸角。



＜＜楊氏公式＞＞
γS=γL×余弦θ +γSL$${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">因斯</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">+</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}$$

γS　γL　γSL　：固體的表面張力（γSG）：液體的表面張力（γLG）：固體和液體之間的界面張力$$\begin{array}{rl}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：固體的表面張力</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">（</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">）</span>\\ {\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：液體的表面張力</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">（</span>{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">）</span>\\ {\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">：固體和液體之間的界面張力</span>}\end{array}$$


很多時候忽略了空氣，所以這樣表達，但嚴格來說，考慮到大氣中氣體的影響，
　固體的表面張力=>固體與氣體之間的界面張力
　，液體 => 液體
認為這是氣體的界面張力是正確的 。


什么是θ/2法？
最著名的計算方法是θ/2方法。這是一種長期以來使用直接測量接觸角的
接觸角計的方法。 假設液滴的輪廓是正圓的一部分，則如下圖所示，固體表面與“切線A"之間的角度θ由關系式確定，該關系式從潤濕性和潤濕性之間的關系中變得清楚液體的寬度和高度：


曬黑θ2=Hr$$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">曬黑</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}$$
解決了你就明白了。

　曬黑θ2θr:H:=Hr= 2 × ar c t a nHr　液滴接觸半徑液滴高度比，它變成了。$$\begin{array}{rlr}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">曬黑</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}}& <span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}& \text{<span style="font-size: 14px;">比，</span>}\\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}& <span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\times </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\frac{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;"> </span>& \text{<span style="font-size: 14px;">它成為了。</span>}\\ \\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">:</span>}& \text{<span style="font-size: 14px;">液滴接觸半徑</span>}\\ \mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">?</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">:</span>}& \text{<span style="font-size: 14px;">液滴高度</span>}\end{array}$$


前提是，從側面看，液滴的輪廓形成了圓形的一部分。
因此，如果左右兩側的接觸角不同，或者由于液滴自重而產生塌陷效應，則會產生誤差。
這種方法也可以稱為簡單的正圓擬合（因為確定任意三點就可以確定一個圓）。



現實中，在圖像處理中，檢測左端點a和右端點b，找到線段ab的中點c，求線段ab經過中點c的垂線與輪廓的交點d檢測到點后，通過求出上述的r和h來計算接觸角。


如今，隨著計算機計算能力的提高，檢測輪廓點并計算近似圓的曲線擬合逐漸成為主流。