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罗瑞麟教授 18年1月23日 3分钟

超疏水表面的润湿性。接触角,摩擦和粘附

在观察到荷叶的超疏水和自清洁特性后,非湿润表面在科学界引起了极大的兴趣。基于荷叶的微观结构,世界各地的研究小组已经开发了人造超疏水表面。相对而言,这些不湿润的表面也在自清洁、防雾和防结冰材料以及纺织品涂层等方面得到了实际应用。随着人们对超疏水性及其潜在应用认识的不断加深,量化疏水性程度的测量方法值得思考。

超疏水表面接触角测量的传统方法

根据定义,超疏水表面的接触角应大于150°,接触角滞回应较低。由于这个原因,前进和后退的接触角是常规测量。用于超疏水表面的前进和后退接触角测量的首选方法是针方法通过缓慢增加和减少滴量。除了前进和后退接触角外,滑动或滚转角的测量还与接触角滞后有关。上述接触角方法虽然比较发达,但灵敏度不够高,无法高精度测量超疏水表面的润湿性。

自由衰减和谐振测量方法

超疏水表面的一种潜在表征方法是振荡磁滴法.在这种方法中,一个含有磁性氧化铁纳米颗粒的水滴被放置在表面上,并在磁铁的帮助下振荡。当振荡停止时,液滴剩余的动能和势能被自由衰减的振荡所耗散。从振动数据中可以提取出摩擦力,摩擦力与表面的滑脱性有关。简而言之,摩擦力越小,液滴越容易从超疏水表面滑出。这种方法可以研究超疏水表面的均匀性,也为表面的比较提供了一种方法。

扫描液滴粘附显微镜

超疏水表面表征的最新方法被称为扫描液滴粘附显微镜.该仪器由垂直安装的力传感器和液滴探针(如水)和多轴取样台组成。样品被举起与探针液体接触,并测量插入力。然后降低级,测量拉拔力。插入力和拔出力分别与前进接触角和后退接触角有关。借助多轴采样台,可以绘制出大面积的图像。该系统的灵敏度允许在以前被认为是均匀的表面上看到小的异质性。

有关超疏水表面的更多信息,请参阅Robin Ras的网络研讨会。 观看录制的网络研讨会:超疏水表面-从实验室到现实生活中的应用

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