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【材料测试】材料表面能测试的方法有哪些？

来源：时间：2022-12-08 16:23:47 浏览：1581次

表面能（Surface energy）是指创造物质表面时，破坏分子间作用力所需消耗的能量。在恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功，表面能又指在表面粒子相对于内部粒子所多出的能量，表面能的大小能影响样品的润湿特性。表面能测定目前已在金属材料、半导体材料、高分子材料和电子电池等领域有着重要应用，那么有那么方法可以测试材料的表面能呢？

表面能测定

接触角（contact angle）测试

测量表面能的最常见最有效的方法是通过接触角实验。在这种方法中，用几种液体（通常是水和二碘甲烷）测量表面的接触角。基于接触角的结果和已知道液体的表面张力，可以计算表面能。接触角法是一种简单的表面能测量方法，因为它具有简便性，适用于各种表面以及快速的特性，测量可以完全自动化并且是标准化的。

对于具有晶体结构的材料可用理论估算法和接触角实测法得到表面能，但对于非晶体物质的材料比如煤的表面能需要用到吸附法来测定。

理论计算-从头计算法（密度泛函理论）

在密度泛函理论中，可以根据以下表达式计算表面能：

密度泛函理论公式

其中Eslab是使用密度泛函理论获得的表面平板的总能量，N是表面平板中的原子数，Ebulk是每个原子的总能量，A是表面积。

对于一个平板，有两个曲面，它们是同一类型，这在分母中用数字2来表示。为了保证这一点，需要仔细创建楼板，以确保上下表面的类型相同。粘合接触的强度取决于粘合功，也称为两个接触体的相对表面能。相对表面能可以通过将由一种材料制成的形状明确的物体与由第二材料制成的基板分离来确定。

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