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苏珊娜劳伦 1921年1月5日 >5分钟

Wilhelmy板法测量接触角

接触角测量通常用于评估表面的润湿性。除了用光学张力计进行测量外,力张力计还提供了一种额外的接触角测量方法;威廉板法。

威廉板法的基本原理

威廉板是指尺寸已知的薄板,通常分别用于测量气-液或液-液界面之间的表面或界面张力。然而,同样的测量原理也可用于测量板或杆的接触角。

Wilhelmy平板法是基于测量作用在部分浸入液体的平板上的力F。作用在平板上的力可以写成

威廉板法

,其中P是板的周长,γ是液体的表面张力,θ是板与被测液体之间的接触角,ρ是液体的密度,A是板的表面积,浸没深度,g是重力常数。方程右边的第一项是由润湿力引起的,第二项是由浮力引起的。

在下面的图中,作用在板上的力在浸泡周期的每一步都说明了。首先,将板挂在天平上,测得的力由板的质量引起。在测量开始时,天平通常归零(阶段1)。当平板接触自动检测的液体表面时(阶段2)。当平板浸没时,施加在平板上的力是由润湿力、平板质量和浮力(阶段3)引起的。通过将天平归零,平板的质量已经被去掉。

推进角和后退角可以分别用零深度推进和后退曲线的线性回归来求解。

威廉板与力

当威廉板法用于表面张力测量时,板通常由铂制成,以确保被测液体与板之间的接触角为零。这导致cosθ = 1,当板的周长已知时,表面张力就很容易求解。

对于接触角的测量,需要知道液体的表面张力。此外,样品的周长,无论是板还是棒,都需要知道。此外,样品在整个浸泡长度内必须是均匀的,并且由于接触角是整个浸泡区域的平均值,因此样品两侧的形状必须是均匀的。

威廉板在实践中弯曲

真实的Vilhelmy板块数据

在实践中,用Wilhelmy板法得到的曲线通常看起来像左边的曲线。当样品接触液体表面时,数据采集开始。这一点由软件自动检测。接触角分析中不使用曲线的第一部分(AB),因为半月板仍在样品周围形成。当半月板形成时,前进角稳定下来。在C点,运动是反向的,半月板再次需要一段时间来稳定(从C到D)。曲线的形状取决于测量的样本。上面的曲线是在一块矩形聚合物上测量的,下面的曲线是在薄纤维上测量的。

Wilhelmy板法给出了试样浸没部分的前进、后退接触角和接触角滞后量。

如果您想了解更多关于Wilhelmy板法和其他接触角测量技术,请下载以下白皮书

接触角-什么是接触角,如何测量接触角?下载

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