什么是接觸角，又該如何測量？

　　

　　潤濕與不潤濕現(xiàn)象是液體與固體接觸處的一種表面現(xiàn)象。潤濕與不潤濕取決于液體分子與固體分子問的相互作用力（稱為附著力)大于或小于液體分子間的相互作用力(稱為內(nèi)聚力)。分子問引力有一作用范圍，與固體接觸處的接觸面對液體分子的影響也有一定的范圍。設(shè)固、液分子間的引力有效作用距離為／，液、液分子問的引力有效作用距離為眾，則在液、固接觸處，厚度的較大者的一層液體中的分子受力情況將與內(nèi)部的液體分子受力情況有所不同，它們將受到接觸面的影響，這層液體我們稱之為附著層。

　　

　　實(shí)驗(yàn)表明，不同液體對不同固體潤濕與不潤濕的程度不同，為表明這種潤濕或不潤濕的程度，引入接觸角這個(gè)物理量。在液體與固體接觸處，作液體表面的切線與固體表面的切線，這兩條切線通過液體內(nèi)部所成的角度，稱為接觸角。

　　

　　在材料表面上附著的液滴會(huì)呈現(xiàn)出一定形狀，這個(gè)形狀取決于固體-液體-氣體各界面之間的張力平衡。1805年ThomasYoung首先提出了一個(gè)方程描述這個(gè)平衡態(tài)，從此接觸角測量就成為評價(jià)液體對固體表面潤濕的經(jīng)典方法。就接觸角的數(shù)值而言，接觸角越小說明固體表面越容易被液體潤濕，接觸角越大說明固體表面越難被液體潤濕。

　　

　　實(shí)際上接觸角值是通過測量液滴輪廓在三相接觸點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)即切線的斜率而得到的，而三相接觸點(diǎn)附近的液滴輪廓會(huì)受到各種光線的干擾，或者由于材料不夠平整遮掩住三相接觸點(diǎn)附近的輪廓。所以光學(xué)法接觸角測量并不是對數(shù)碼照片上的某個(gè)夾角直接測量而得到的，而是使用不同的數(shù)學(xué)模型擬合液滴輪廓，再通過計(jì)算得到的。

　　

　　若θ＜90°，則固體是親液的，即液體可潤濕固體，其角越小，潤濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤濕固體，容易在表面上移動(dòng)，不能進(jìn)入毛細(xì)孔。

　　

　　潤濕過程與體系的界面張力有關(guān)。一滴液體落在水平固體表面上，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式（YoungEquation）：

　　

　　γs,g=γs,l+γg,l×cosθ

　　

　　由它可以預(yù)測如下幾種潤濕情況：

　　

　?、佼?dāng)θ=0，*潤濕；

　　

　?、诋?dāng)θ＜90°，部分潤濕或潤濕；

　　

　?、郛?dāng)θ=90°，是潤濕與否的分界線；

　　

　?、墚?dāng)θ＞90°，不潤濕；

　　

　　⑤當(dāng)θ=180°，*不潤濕。

　　

　　毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升、下降高度h。h的正負(fù)表示上升或下降。

　　

　　浸潤液體上升，接觸角為銳角；不浸潤液體下降，接觸角為鈍角。

　　

　　上升高度h=2×表面張力系數(shù)/（液體密度×重力加速度g×液面半徑R）。

　　

　　上升高度h=2×表面張力系數(shù)×cos接觸角/（液體密度×重力加速度g×毛細(xì)管半徑r）。