前进角和后退角表征润湿性

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

当谈论到接触角，通常指的是液滴滴到样品表面形成的角度，该角度叫做静态接触角。静态从某种意义上是我们在基线稳定时观察液滴。但为什么液滴会形成这种形状呢？这是在表面上形成唯 一可能的接触角还是也会有其他的角度呢？哪一个能更准确表征材料的润湿性呢？

• 为什么在所有表面会有多个稳定接触角

关于静态接触角的有效性一直存在着长期争论。研究表明，大多数表面不只有一个稳定接触角，大多数情况下会有一定范围内的接触角值。样品表面上最 大接触角为前进角，最小接触角为后退角。前进角和后退角的差值为接触角滞后。

人们普遍认为，几乎所有真实表面都存在接触角滞后现象。接触角滞后是由于材料表面化学异质性导致的。理想表面不存在接触角滞后。理想表面是化学均一的、坚固的、在原子尺度上是平整的，并且不会与测量所用液体发生反应。实际上研究表明纳米级的粗糙度就会导致接触角滞后。此外，小到6-12nm的化学异质性仍然会导致接触角滞后。结合上述观点，可以肯定的说理想表面几乎不存在，并且由表面粗糙度和化学异质性引起的接触角滞后总是存在的。

从某种角度来说静态接触角是无意义的，因此测量前进角和后退角才能获得材料真实的表面润湿性。

• 前进角对疏水性污染物更为敏感

前进角是测量液体润湿干燥表面时的角度，通常使用针法将水逐渐滴加在表面来实现的。当接触线开始移动时就可以测量前进角。前进角对固体表面的疏水成分更为敏感。当评价亲水表面的清洁度时会使用前进角，因为大多数污染物是有机物，因此是疏水的。测得的前进角跟滴加液体与表面的吸引或排斥的趋势密切相关。

• 后退角与固液间的粘附力有关

后退角是当液体被撤回时测得的接触角。后退角对固体表面的亲水成分更为敏感。研究表明后退角与固液之间的粘附力密切相关。

前进角和后退角大多是用水测量的，有些研究也使用完全色散的液体测量如十六烷或二碘 甲 烷。用水和色散液体测得的前进角和后退角会给出表面润湿特性的全部信息。保证测量准确的前提下，前进角和后退角的数值与表面自由能的趋势是符合的。

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