如何在表面表征中利用接触角:静态接触角

接触角测量是表征固体表面润湿性最有用的方法。它提供了最表面敏感，定量，低成本，易于进行测量。由于这些原因，接触角测量在许多工业领域被广泛应用。然而，测量表面上的简单有时会误导，在进行接触角测量时应小心，以便能够得出正确的结论。

一个明显的问题是，每个表面并不是只有一个唯一的接触角。相反，人们可以测量静态接触角，前进和后退接触角，粗糙度校正接触角。它们中的每一个都可以在同一个表面上显示不同的值，有时可能会让人混淆该测量哪一个。另一方面，虽然其中一个接触角可能与手头的问题无关，但另一个可能更适合解决它。

在本系列博客文章中，将讨论不同的接触角，以了解如何在不同的应用中利用它们。

什么是静态接触角?

静态接触角是液滴与固体表面接触的角度。它是测量表面润湿性的一种方法，用光学张力计很容易确定。当测量静态接触角时，通常使用手动或自动注射器将一滴液体放置在固体表面上。液滴会在固体上形成形状，这是由固体、液体和周围相(通常是空气)之间的相互作用决定的。这种相互作用用两百多年前的年轻人这是接触角和表面自由能理论的基础。

静接触角可以估计表面的亲疏水性

静接触角常用于确定表面的亲水性/疏水性。如果接触角测量是用水进行的，当接触角低于90度时，表面被称为亲水，当接触角高于90度时，表面被称为疏水。

两者都有几种应用亲水而且疏水表面当为这种应用选择材料时，静态接触角是有用的。
静态接触角可用于质量控制，如评价表面处理的效果关于接触角。例如，如果知道成功的等离子体处理将接触角从90度以上降低到30度以下，接触角提供了一个简单的方法来检查。

静态接触角用于计算表面自由能

静接触角最常见的用途之一是计算表面自由能。表面自由能是固体表面的一种性质。表面自由能的测量作为润湿性的先决条件之一是固体的表面自由能高于涂层配方的表面张力。因此，经常计算表面自由能，并将其值与不同涂层配方的表面张力进行比较，以确定最佳的候选配方。

与静接触角相关的问题

虽然静态接触角的测量看似简单，但与之相关的问题有几个。主要问题可以用理想曲面和真实曲面的吉布斯自由能图来简单地解释。如果表面是理想的，液滴将只有一个能量最小值。测量到的接触角就相当于这个能量最小值，可以称为平衡接触角。然而，在真实的表面上，存在几个局部最小值，它们之间存在能量势垒。这意味着在真实的表面上，液滴可以在这些表面之间形成任何形状，它并不一定等同于全局能量最小值。因此，我们可以测量同一表面上的几个接触角值，这个主题将在本博客系列的后续文章中进一步讨论。

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