液滴形状分析仪-2007-

1、液滴形状分析仪液滴形状分析仪dsadsawhat issurface tension ?什么是表面张力?什么是表面能?what issurface energy ?what isstatic contact angle?什么是静态接触角?什么是动态接触角?what isdynamic contact angle?界面气气- -液液界面界面气相气相表面表面界面界面表面和本体 在微观结构上，液体分子有着强烈的相互作用。而液体与气体接触的表面存在表面层。表面层里的液体分子要比液体内部稀疏些，也就是分子间的距离要比液体内部大些。界面的热力学以及表面张力bbbbbbbbbbbbddddddddddddd

2、npvtsgdnvptsfdnpvsthdnvpstub,)(nvsaub,)(npsahb,)(nvtafb,)(nptag表面张力表面张力aaaadddd表面能bfff表面自由能表面自由能体系自由能体系自由能本体体系自由能本体体系自由能过剩表面自由能过剩表面自由能 excess surface free energyf更精确更精确的说法的说法表面能afa/表面能表面能特殊过剩表面自由能特殊过剩表面自由能 specific excess surface free energya更精确更精确的说法的说法表面张力和表面能)(aaddfda)(aadaddadaaa对于液体，如果扩展表面必对于液体

3、，如果扩展表面必然导致更多的分子流入界面，然导致更多的分子流入界面，因 此 组 成 是 不 会 变因 此 组 成 是 不 会 变的，的， ；对于固体表；对于固体表面的延展会导致表面分子的面的延展会导致表面分子的密度改变，所以密度改变，所以0dada0dada铺展过程the work of adhesionthe work of cohesionthe work of cohesion= 2the work of adhesion= 1+ 2- 12铺展过程bbababaadaagdaagdaaggabbadadadaaabbbb+wbbwab铺展系数abs/黏附功内聚功capillarity

4、flowcapprrppp212111capillarity flow静态接触角接触角的示意图：接触角的示意图：润湿润湿亲液性固体亲液性固体solidliquidgasanm s-l s-g l-g coss gs ll gyoungyoung方程方程接触角最初的液滴最初的液滴60秒后秒后1.液体的蒸发液体的蒸发2.表面活性剂从固态表面迁移到液体表面表面活性剂从固态表面迁移到液体表面3.液体中的某些物质向固体表面的迁移液体中的某些物质向固体表面的迁移4.固液的化学反应固液的化学反应5.固体被液体溶解或溶胀等等固体被液体溶解或溶胀等等所以研究静态接触角与时间的依赖性也是必要的所以研究静态接触角与

5、时间的依赖性也是必要的contact angle hysteresis1.固体表面的组成固体表面的组成2.表面粗糙度表面粗糙度3.由于吸附解吸附等动力学因素由于吸附解吸附等动力学因素4.分子取向分子取向 动态接触角ad前进角前进角rd后退角后退角静态接触角是流速相当慢时的接触角，而动态接触角则静态接触角是流速相当慢时的接触角，而动态接触角则是考虑液体在表面的流动过程中的接触角。是考虑液体在表面的流动过程中的接触角。本仪器，液体的流速适合在本仪器，液体的流速适合在5-15 l/min，对于粘度较高，对于粘度较高的液体，通常采用这一范围的下限。的液体，通常采用这一范围的下限。仪器的使用仪器的使用液

6、体的界液体的界/表面张力的测量表面张力的测量1.1.测量针头的外径测量针头的外径2.2.测量液体的密度测量液体的密度3.3.形成的液滴要尽可能大，一方面它不会随着时间回形成的液滴要尽可能大，一方面它不会随着时间回缩，另一方面又不会形成细颈，而最终掉下来。缩，另一方面又不会形成细颈，而最终掉下来。4.4.测量界面张力时，悬滴密度要大于沉浸相的密度测量界面张力时，悬滴密度要大于沉浸相的密度5.5.如果要得到不同温度下的表面或界面张力，需要首如果要得到不同温度下的表面或界面张力，需要首 先得到液体密度随温度的变化曲线先得到液体密度随温度的变化曲线测量表面和界面张力所需的必要参量测量表面和界面张力所需

7、的必要参量接触角的测量接触角的测量测量接触角的方法测量接触角的方法1. tangent method 1（可以研究动态接触角，但是必须针头对液可以研究动态接触角，但是必须针头对液滴的形成影响不大的情况下可以滴的形成影响不大的情况下可以）2. tangent method 2（可以用于动态接触角的测量，但图像的质可以用于动态接触角的测量，但图像的质量要求相当高量要求相当高）3. height-width method（不适合动态接触角，而且认为左右的不适合动态接触角，而且认为左右的接触角是相等的接触角是相等的）4. circle fitting method（类似类似height-width m

8、ethod，比较适，比较适合小角度合小角度30度度)5. young-laplace method（不能用于动态接触角，如果用这种方不能用于动态接触角，如果用这种方法计算表面张力，其接触角必须大于法计算表面张力，其接触角必须大于30度度 ）非常小的接触角0510152025707580859095100105contact anglerun number contact angle051015202560657075808590contact anglerun number contact angle固体表面能的测量固体表面能的测量 至少需要两种液体至少需要两种液体 这些液体在此固体上的接触角这些液体在此固体上的接触角 液体的表面张力液体的表面张力 液体表面张力的极性和色散部分液体表面张力的极性和色散部分测量固体表面能所需的必要参量测量固体表面能所需的必要参量固体表面能的测量固体表面能的测量 zisman和和equation of state（不常用不常用,因为只有色散相互作用因为只有色散相互作用存在，或占主要时可用存在，或占主要时可用） fowkes, owens，wendt, rabel,kaelble等等(几何平均的方几何平均的方法法) wu(调和平均方法，精度相对较高，尤其是较高能量的表面调和平均方法，精度相对较高，尤其是较高能量的表面） schult