接触角(Contact Angle),作为润湿性的重要量度,指液滴在固-液接触边缘所做的切线与固体平面间的夹角θ。θ=0,液体完全润湿;0<θ<90°,液体可润湿固体;90°<θ<180°,液体不能润湿固体;θ=180°,完全不润湿。同时,一般将接触θ<90°的表面称为亲水表面,若θ<5°,则往往称作超亲水表面;同时,一般将θ>90°的表面称为疏水表面,当θ>150°,往往称作超疏水表面。
1。2。2 固体表面润湿过程
沾湿、浸湿、铺展三类为液体在固体表面的润湿性[7]。
沾湿,固体与液体接触,此时的“液-固”界面由原先的“气-液”界面以及“气-固”界面转变而来。新的“液-固”界面在沾湿过程中增加了自由能 ,相应地,“气-固”“气-液”减少自由能γSG 、γLG,体系自由能变化为:
ΔG=γSL-γLG-γSG
粘附功Wa(体系对外界做的功):
Wa=-ΔG=γSG+γLG-γSL
为使得沾湿过程自发进行,根据热力学第二定律,恒压恒温条件下,所需条件是ΔG T。P ≤0,即
ΔG=γSL-γLG-γSG ≤0 或 Wa=γSG+γLG-γSL≥0
当ΔG越大,沾湿越容易进行,Wa越大,“液-固”界面结合越牢固。
浸湿。固体浸没在液体中即为浸湿,此时的“液-固”界面由原先的“气-固”界面转变而来。浸湿过程中,液体表面无变化,故体系自由能为:
ΔG=γSL-γSG文献综述
浸湿功Wi (体系对外界做的功,即液体在固体表面取代气体的能力):
Wi=-ΔG=γSG-γSL
在恒压恒温条件下,浸湿条件为:
ΔG=γSL-γSG ≤0 或 Wi =γSG-γSL ≥0 即 γSG ≥γSL
铺展。固体表面液体扩展的过程即为铺展,此时的“液-固”界面由原先的“气-固”界面转变而来,同时液体表面扩展,“气-液”界面加入其中。其体系自由能变化为:
ΔG=γSL+γLG-γSG
体系对外所作的功W(又称铺展系数S)为:
W=-ΔG=γSG-γSL-γLG
根据公式推理以及相关推论,若能铺展,则液体在固体表面能沾湿和浸湿。体系润湿的指标为铺展系数S。