粘附力是指将液滴从其接触的表面分离所需要的力。它提供了一种量化液体和固体之间吸引相互作用的方法。

表面对液体的粘附力取决于表面的润湿性、液体液滴的体积、液体表面张力以及所采用的测量程序。在给定的测量条件下(即固定的液体体积和测量程序),粘附力由表面的接触角决定;更具体地说,是通过表面后退的接触角。后倾接触角是固体-液体-气体接触线开始收缩的临界接触角。后倾接触角越大的表面粘附力越小。

粘附力的测量

附着力的测量方法如下图所示。附着在微量天平上的液滴首先与样品表面接触,然后慢慢地从样品表面分离。在此过程中,通过微天平记录力-位移曲线。粘附力是指分离表面和液滴时的拉离力。下图显示了从疏水表面获得的典型力-位移曲线。表面与水滴之间的粘附力表示为拉离力

adhesion-force-application.jpg
测量粘附力的实验装置。

force-displacement.jpg由疏水表面和水滴得到的力-位移曲线。红色箭头表示拔出力。

应用程序

粘附力可以用来表征自清洁表面的液体排斥性,因为低固液粘附力的表面更适合于自清洁应用。它还可以提供显示大表观接触角的微纹理表面的润湿状态的信息。例如,处于温泽尔型润湿状态(a)的表面通常表现出较大的粘附力,而处于Cassie-Baxter状态(b)的表面预计会表现出更小的值

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两种不同的润湿状态。(a) Wenzel状态和(b) Cassie-Baxter状态。

粘附力测量

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