Islanabilirlik, temas açısı ve ölçüm

Islanabilirlik, temas açısı ve ölçüm

Islanabilirlik, temas açısı ve ölçüm

Düz bir yüzeye bir damlacık yerleştirirken aşağıdaki durumlardan biri meydana gelebilir:

Damla, katı yüzeyin üzerine tamamen yayılır ve üstünde sıvı bir film oluşturur.

Damla katı yüzeyin üzerine yayılır ve üzerine daha düz bir damlacık oluşturur.

Damlacıklar katı yüzey üzerinde neredeyse hiç yayılmıyor, ancak üst üste çıkıntı yapan bir damlacık oluşturmak için "üzerine oturuyorlar".

Islatma, birbiri karışmayan bir sıvıyı (gaz veya başka bir sıvı) katı bir yüzeydeki bir sıvı ile değiştirme işlemini ifade eder. Bir sıvının katı bir yüzey üzerinde ıslatılma derecesi, sıvı / hava arayüzü ile katı yüzey arasındaki (sıvı faz kısmı dahil) açı olan temas açısı ile ölçülebilir;

Birinci durumda, temas açısı 0 ° 'dur ve sıvının katı yüzeyi tamamen ıslatabileceğini söylüyoruz; ikinci durumda temas açısı 0 ° 'den fazla, ancak 90 °' den az ise, sıvının kısmen ıslandığını söylüyoruz. Üçüncü durumda, temas açısı 90 ° 'den daha büyükse, sıvının katı yüzeyi ıslatamadığını söylüyoruz.

Sıvı / katı yüzey / atmosferdeki (sıvı ile uyuşmayan başka bir sıvı faz da olabilir) üç fazlı bir sistem için temas açısı, üç faz arasındaki etkileşim tarafından belirlenen spesifik bir değer olmalıdır. sıvı / gaz, sıvı / katı ve katı / gaz arayüzü, sistemin kendisi tarafından minimum toplam enerjinin peşinden gidilerek belirlenir. Katı yüzeydeki damlacık şekli YL denklemi ile belirlenirken, temas açısı bir sınır koşul olarak işlev görür. İdeal durumda, temas açısı ve üç fazlı etkileşim kuvveti arasındaki ilişki, aşağıdaki Young denklemi (Young eşitliği) ile açıklanabilir:

Temas açısı aralığı ve örnekleri

4) lotus yaprağındaki su damlacıkları

Sarkıktan Sonra Sarkıt Bırakma Fiziksel olarak anlamlı temas açısı aralığı 0 ° ila 180 ° arasındadır. 0 ° lik bir temas açısı, tek katman oluşana kadar sıvının tamamen katı yüzey üzerine yayılması anlamına gelir (engel yoksa!). 0 ° ila 30 ° arasındaki bir temas açısı, sıvının katı yüzeye iyi bir ıslanabilirlik ve iyi yayılmış olduğunu gösterir. Bu aralık, boyalar, kaplamalar, temizleme, Düğüm yapışması vb. Gibi birçok proses için önemlidir. 30 ° ila 90 ° arasındaki temas açısı, sıvının katı yüzeye belirli ıslanabilirlik getirdiği anlamına gelir, ancak çok iyi değildir. Temas açısı 90 ° 'den fazla olduğunda, sıvı katı yüzeye nem uygulanmaz. Açı yaklaşık 130 ° -140 ° 'ye yükseldikçe, sıvı katı yüzey üzerinde yüzey iticiliği göstermeye başlar. Temas açısı 150 ° 'nin üzerine çıkarıldığında, damlacık aslında bir "yüzey" üzerinde oturur ve bir şans varken yüzey üzerinde yüksek bir itki derecesi sergilediği anda bırakır. Bu, çoğunlukla süperhidrofobik yüzeyler olarak adlandırılan, "lotus etkisi" olarak bilinen 170 °'ye kadar temas açılarında, lotus yapraklarındaki su damlaları halindedir. Kendiliğinden temizlenmeleri ve büyük potansiyel uygulamaları vardır, bu nedenle güncel araştırmalarda sıcak nokta.

Δθ = θa - θr

Geleneksel olmayan uygulamaların yüzey ıslanabilirliğinin genç temas açısı karakterizasyonuyla sonuçlanan gerçek ideal olmayan yüzey, mükemmel değildir, ayrıca süperhidrofobik yüzey özellikleri gibi tam olarak karakterize etmek için temas açısı histerezini de göz önüne almalısınız.