表面張力與潤(rùn)濕性有什么關(guān)系？

潤(rùn)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(guò)程。潤(rùn)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(rùn)濕才可以發(fā)生。表面張力越小，潤(rùn)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(zhǎng)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(guò)程如果需要提升產(chǎn)品的潤(rùn)濕性，必須通過(guò)降低液體的表面張力來(lái)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(wú)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(wú)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(cè)量的？

平衡表面張力可以用力或光學(xué)張力計(jì)測(cè)量。

力量測(cè)定法

由張力計(jì)進(jìn)行的表面張力和界面張力的測(cè)量是基于探針與兩種流體界面的相互作用的力測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)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(cè)量一樣執(zhí)行界面張力測(cè)量。

在這些實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)探頭掛在天平上，并與測(cè)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(lái)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(rùn)濕）。這是通過(guò)使用高能表面的探針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。注意?探針由鉑/銥合金制成，確保完全潤(rùn)濕和容易和可靠的清潔。力測(cè)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(lái)限制液體樣品體積。

如何選擇最佳測(cè)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(guò)程中是重要的參數(shù)，其中潤(rùn)濕和粘附行為需要優(yōu)化。潤(rùn)濕性可以通過(guò)測(cè)量基底與給定液體的接觸角來(lái)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(rùn)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(cè)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(cè)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(rùn)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(rùn)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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