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    接触角测试(CA)的原理、样品制备要求及实际应用
    来源: 时间:2023-11-16 09:54:00 浏览:6499次

    接触角测试(CA)的原理、样品制备要求及实际应用

     

    接触角测试Contact Angle Measurement,简称 CA)是一种用于研究液体与固体表面之间相互作用力的实验技术,通过测量液体在固体表面上的接触角,可以得到液滴在固体表面上的润湿性、表面张力、表面粗糙度等信息,进而了解固体表面的性质。

     

    一、测试原理

    接触角测试的基本原理是杨氏方程(Young's equation)。

    杨氏方程描述了在固体表面上的液滴与固体表面之间的平衡关系,如下所示:

    γ_lv = γ_sv + γ_lσ

    其中,γ_lv 为液气界面张力(液体与气体之间的作用力),γ_sv 为固气界面张力(固体与气体之间的作用力),γ_lσ 为液固界面张力(液体与固体之间的作用力)。接触角θ即为液滴在固体表面上的平衡角度,可以通过测量液滴在固体表面的润湿性来得到。

     

    二、样品制备

    1. 材料选择:接触角测试所需的样品应具有一定的硬度、透明度和表面光滑度;通常选用玻璃、石英、金属等材料作为测试样品。

    2. 表面处理:为了获得较好的测试结果,需要对样品表面进行处理,以降低表面粗糙度、去除油脂、氧化物等污染物;表面处理方法包括:化学腐蚀、物理腐蚀、抛光、清洗等。

    3. 尺寸要求:样品尺寸应满足测试设备的要求通常要求样品尺寸为直径 25mm,厚度 1mm 的圆形薄片;对于某些特殊场合,可以根据实际需求制备特定尺寸的样品。

    4. 放置方式:在接触角测试过程中,样品应放置在稳定的环境中,避免温度、湿度等因素对测试结果产生影响;测试时,样品应保持水平,液滴与固体表面的接触角度可以精确测量。

     

    三、实际应用

    1. 材料表面改性:接触角测试可用于评估材料表面改性效果,通过测量液体在改性前后的接触角变化,可以了解改性剂对材料表面润湿性的改善程度。

    2. 润滑油性能评估:接触角测试可用于评估润滑油的润滑性能,通过测量液体在润滑油作用下的接触角变化,可以了解润滑油对金属表面的减磨效果。

    3. 生物医学:接触角测试可用于研究生物组织表面的性质,如细胞、蛋白质等;通过测量液体在生物组织表面的接触角,可以了解生物组织的亲水性、疏水性以及生物活性物质的作用机制。

    4. 纳米技术:接触角测试在纳米技术领域具有广泛应用,可用于研究纳米材料的表面性质、润湿性以及纳米结构对液体接触角的影响,此外,还可以用于评估纳米材料在液体表面的分散性、吸附性等。

    5. 环境科学:接触角测试在环境科学领域中也有广泛应用,例如,研究土壤表面性质、污染物在土壤表面的吸附和解吸、土壤侵蚀等方面。

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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