接触角滞后分析表面特性

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

接触角在学术领域和工业领域都是常规测量，是一种十分简单但灵敏的材料表征方法。接触角反应了材料表面的润湿性，该性能与材料的粘附力和清洁性能息息相关。虽然在大多数情况下测试静态接触角即可满足测量需求，但为了更深入的了解材料特性还需要其他指标对材料进行表征。

• 由表面异质性引起的接触角滞后

静态接触角的测量表征有时会有疑义，主要是因为在同一表面能够测得多个看似稳定的接触角结果。在实践中，这可以从不同测量的接触角读数中看出。当将液滴放置在表面上时，液滴可以采用这些看似稳定的接触角值中的任何一个。如果测量参数，例如液滴的体积和放置液滴的方式保持不变，仍有可能获得可重复的结果。然而静态接触角并不能够告诉你表面的真实性质。即使测试结果能够重复也不能够说明材料表面是均一且平整的，仅仅能说明测量方法是可以重复的（当然从测量方法本身来讲是好的）。

如何能够帮助更深层次的分析材料的表面特性，接触角滞后便能满足上述需求。通过测量前进角和后退角计算出接触角滞后。前进角是该表面最 大的接触角，后退角是最小的接触角。所有看起来稳定的接触角数值均在这两者之间。接触角滞后则是前进角和后退角的差值。理想表面：表面是化学均一的、在原子层面是平整的，则不会有接触角滞后。实际上，理想表面是不存在的，而接触角滞后是必然存在的。

在实际的应用中，接触角滞后能够告知表面涂层的均一性。如果滞后角很大（大于10度），表明可能由于化学或粗糙度导致的涂层不均一，通常情况下上述两种情况同时存在。实际情况下，静态接触角可能变化不大，但可以从接触角滞后的增加中看出涂层的退化。

• 案例分析：疏水涂层分析

不同类型的疏水和超疏水涂层由于其在抗污方面的卓 越表现受到广泛关注。

玻璃上的疏水涂层特别有趣，主要用在屏幕、挡风玻璃和透镜上。接触角的测量为评价涂层质量提供了很好的方法。然而有时仅凭测量静态接触角无法区分涂层间的差异。此时增加动态接触角的测量，能够更全面表征涂层信息。

新涂层与旧涂层或竞争对手的涂层相比有更优越的性能。然而静态接触角之间的差别不大，并不能体现新涂层的优越性。

表1 不同涂层的静态接触角

为了得到不同涂层更细节的润湿信息，需要测量动态接触角和滚动角。测量结果明确了不同涂层的区别，新涂层明显优于旧涂层和竞争对手的涂层。

表2 不同涂层的动态接触角

要了解更多关于接触角滞后的信息，请联系DKSH索取更多相关信息。