材料表面润湿性与动态接触角测试

  为了评价材料表面的润湿性，我们可以采用测量液体在固体材料表面上接触角的方法。在材料表面上附着的液滴会呈现出一定形状，这个形状取决于固体-液体-气体各界面之间的张力平衡。就接触角的数值而言，接触角越小说明固体表面越容易被液体润湿，接触角越大说明固体表面越难被液体润证。

  对于理想的固体表面，当液滴在表面达到力学平衡后，只有一个符合 Youmg 方程的接触角值。然而，实际上材料表面都是非理想的，材料表面会有一定的粗糙度，材料表面的化学性质不均——甚至被污染，所以必然会出现接触角滞后的现象。所谓接触角滞后就是指液滴在润湿材料表面的过程中，所呈现出的接触角不断变化的现象。在真实条件下测量出的接触角值总是在处于最大前进角和最小后退角之间的一个数值。

  由于以上提到的原因，我们知道接触角的测量结果是和液滴形成的过程直接相关的，液滴形状大小的变化和三相接触线的运动会直接反应到前进角和后退角的测量结果上。在某些材料表面上测量前进角和后退角的差值甚至达到 90°以上。测量动态接触角能够定量的描述接触角滞后的现象，为液体在实际材料表面上的润湿研究提供了有力的方法。

  在接触角测量的专业领域，大家普遍认为单纯测量静态接触角不足以表征材料表面的润湿特性，只有通过测量包括前进接触角和后退接触角值在内的动态接触角才能为表征待测体系的润湿特性提供更完整的信息。测量实际材料表面上的接触角也比估算理想表面上的接性角更有意文。

  目前使用接触角测试仪测量动态接触角的方法有倾斜台法、离心转台法和如液/减夜法三种。倾斜台法又称斜板法。实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用倾斜台缓慢地倾斜样品表面，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。倾斜刚开始时液滴不一定发生移动，但是形状会开始发生变化，使得下方的接触角不断地增大，而上方的接触角则不断地变小，当表面倾斜到一定角度时，液滴开始发生滚动或滑动，此时液滴下方三相接触点发生运动之前对应的接触角就是最大前进角，而液滴上方三相接触点发生运动之前对应的接触角就是最小后退角。当液滴整体刚刚开始发生滚动(滑动)时的表面倾斜角，就叫滚动角（滑动角）