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接触角测量仪---什么是润湿性

发布时间: 2025-09-15  点击次数: 19次

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润湿性(Wettability)是描述液体在固体表面上发生铺展或附着的能力的物理特性,它本质上反映了固体与液体之间的相互作用强弱,是界面化学领域的核心概念之一。简单来说,润湿性好意味着液体容易 “贴附" 在固体表面并扩散(比如水在玻璃上铺开);润湿性差则意味着液体容易在固体表面 “缩成一团"(比如水在荷叶上形成水珠)。

润湿性的核心判断标准:接触角;润湿性无法直接测量,需通过接触角测定仪测量接触角(θ) 这一宏观指标来量化 —— 接触角的大小直接对应润湿性的强弱,接触角越小,润湿性越好;接触角越大,润湿性越差。

润湿:θ ≈ 0°液体铺展在固体表面,无明显 “液滴形态",几乎覆盖整个固体表面,例如水在干净的玻璃表面(或酒精在多数固体表面);

部分润湿:(亲水 / 亲液)0° < θ < 90°液体能较好地附着并扩散,液滴扁平,固 - 液接触面积较大,例如水在瓷砖、棉布表面;

不润湿(疏水 / 疏液)90° < θ < 180°液体难以附着,收缩成球状或椭球状,固 - 液接触面积小,例如水在荷叶、石蜡、不粘锅涂层表面;

不润湿θ ≈ 180°液体不附着,呈 “球状滚动",几乎不与固体表面接触(理想状态,现实中极少实现),水在超疏水材料(如特殊纳米涂层)表面的近似状态。

润湿性的根源与接触角一致,仍是固体 - 液体 - 气体三相界面张力的平衡关系—— 本质是 “液体分子与固体分子的吸引力" 和 “液体分子自身的内聚力" 之间的竞争:

当固体 - 液体分子吸引力 > 液体分子内聚力时:液体分子更倾向于 “贴近" 固体表面,克服自身收缩的趋势,从而铺展,表现为润湿性好(接触角小);

当固体 - 液体分子吸引力 < 液体分子内聚力时:液体分子更倾向于 “聚集在一起",避免与固体表面接触,从而收缩成球,表现为润湿性差(接触角大)。

例如:水(极性分子)在玻璃(极性固体,表面有羟基)上,水分子与玻璃分子的极性吸引力强于水分子间的内聚力,因此水会铺展(润湿性好);而水在石蜡(非极性固体)上,水分子与石蜡分子的吸引力弱于水分子内聚力,因此水会收缩(润湿性差)。因此,为了准确评估材料的润湿行为,通常需借助接触角测试仪进行精密测量。通过接触角测定仪所获得的数据,是判断材料表面性质的关键依据。现代接触角测定仪不仅可测量静态接触角,还可分析动态接触角变化,为科研与工业应用提供全面的界面性能表征。