文策尔方程——粗糙度润湿性有关如何?

化学和地形表面的属性都是重要的参数在许多不同的应用程序和流程,润湿和粘附行为需要优化的地方。润湿性能研究通过测量衬底的接触角与给定的液体。年轻的方程描述固体之间的平衡三相线,液体和气体:

γ_sv=γ_sl+γ_lvcosΘ_Y

界面张力,γ_sv,γ_sl和γ_lv,形成润湿的平衡接触角,称为年轻的接触角Θ_Y。杨氏方程假设表面化学同质,从地形上光滑。然而,这是通常不是真的在现实表面的情况下,这不是一个平衡接触角值通常表现出一系列的前进和后退值之间的接触角。

理想表面,杨氏方程适用于测量接触角等于年轻的接触角(图片顶部)。表面上一个真实的,实际的接触角之间的角度是切好的界面和实际,当地固体表面(图片底部)。然而,测量(明显的)之间的接触角是角正切的较好的界面和线代表着明显的固体表面,宏观上。实际和明显的接触角值可以从彼此大幅偏离。理论上有效的固体的表面自由能计算应该使用实际的接触角。

文策尔方程州润湿性和表面粗糙度之间的关系

粗糙度之间的关系和润湿性是定义在1936年由文策尔表示,增加表面粗糙度将提高润湿性由表面的化学反应造成的。例如,如果表面化学疏水,它将变得更加疏水表面粗糙度时。文策尔的声明可以被描述为:

cosΘ_米= rcosΘ_Y

Θm测量接触角,Θ吗_Y年轻的接触角和r是粗糙度比率。粗糙度比率被定义为实际和固体表面投影面积之间的比例(r = 1为表面光滑和粗糙表面> 1)。重要的是要注意,文策尔方程是基于假设液体完全穿透粗糙度凹槽。文策尔方程更精确的近似下变大而粗糙的规模。此前,如果下降大于粗糙度尺度由两到三个数量级,文策尔方程适用。

读文策尔方程可以应用于如何获得粗糙度修正接触角,请下载下面的白皮书。