接触角定义区分、应用逻辑及论文案例解析

接触角反映液体在固体表面润湿的能力，一般接触角越大，表明固体越不容易被液体所润湿。黏附功反映将沥青从集料表面分离产生新界面所需要做的功，一般黏附功越大，说明两者的黏附性越好。利用躺滴法，测量四种沥青与三种集料的接触角计算粘附功定量评价沥青与集料的黏附性。

接触角定义

接触角滞后示意图

通常在表面放置一水滴，以水滴对于不同材料表面测得静态接触角度数不同，固体材料有四种分类：静态接触角小于90˚，这个材料就定义为亲水材料。静态接触角小于5˚，这个材料就定义为超亲水材料。静态接触角CA大于90˚，这个时候材料定义为疏水材料表面。这时水滴在材料表面几乎形成球型形状，这时候的静态接触角CA>150˚时，此时材料为超疏水表面材料。具体来说，滚动角是液滴在一定角度的表面时液滴从倾斜表面滚动必须的固体表面的最小倾斜角度。如图所示是接触角滞后定义图。

接触角的应用核心是通过测量角度间接反映固体表面的物理化学性质，具体包括：

1表面能量评估：接触角与固体表面自由能直接相关，可通过测量不同极性液体（如蒸馏水、二碘甲烷）的接触角，计算固体的表面自由能（包括色散力和极性力组分），判断表面的亲疏水平；

催化剂Nb/Mn-0.045 样品在空气中的静态接触角

2表面均匀性与清洁度检测：若固体表面存在污染、氧化或涂层不均，会导致不同区域的接触角差异显著，可通过接触角分布判断表面一致性；

3界面相互作用预测：接触角可预测液体在固体表面的渗透、附着、扩散等行为，为工业工艺中材料选型、配方优化提供依据。

PVA、PVA/SA、PVA/SA/PPy 复合水凝胶的接触角

案例1：接触角法评价沥青–集料黏附性

原文链接：https://www.oalib.com/research/6763150

表1.沥青与集料的接触角及黏附功

图1不同沥青与集料的接触角

图2不同沥青与集料的黏附功

由表1、图1及图2可知，沥青标号增加，接触角逐渐减小，粘附功逐渐减小。在同种沥青条件下，不同集料的黏附性优劣为石灰岩>玄武岩>花岗岩。对于基质沥青，随着沥青标号的增加，沥青与集料的接触角逐渐减小，黏附功逐渐减小。沥青标号越高，沥青在集料表面的润湿性更好，分离需要做的功越少，黏附性变差，通过量化的接触角和黏附功数据能够定量的表征沥青与集料之间的黏附性优劣。

案例2：双液滴初始间距对液滴蒸发过程的影响

文章链接：https://www.oalib.com/research/6775613

图3.L0=1.6mm的固着双液滴蒸发演示图

图4.左侧液滴两侧接触角示意图

图5.不同初始间距单液滴剩余体积与时间关系图

为了研究不同初始间距对固着双液滴蒸发带来的影响，本章节将通过模拟接触角为120˚，同时改变L0以建模与仿真以模拟不同初始间距液滴蒸发过程中的行为变化。双液滴初始间距L0分别取1.2mm、1.6mm及2mm。固着双液滴蒸发趋势演化如图3所示。图4蒸发时刻为10s时的左侧液滴两侧接触角示意图。可以发现液滴左侧接触角为110˚，而右侧接触角为120˚。结合图4和图5可以发现尽管液滴之间呈现左右对称，但是单个液滴本身左右却呈现非对称状态。随着液滴蒸发的进行，单个液滴逐渐恢复至左右对称状态。图5是初始间距分别是1.2mm、1.6mm和2mm的单个液滴蒸发剩余体积与时间的关系。液滴初期蒸发速率较快，并逐渐减小，并且初始间距越大，液滴蒸发越快，即较近的液滴之间相互抑制蒸发。这是由于液滴具有较小初始间距时，液滴越靠近对称中心，液滴间的蒸汽更易达到饱和状态，从而抑制了液滴蒸发。

本文源自微信公众号：科研测试站

原文标题：《【案例分享】接触角定义区分、应用逻辑及论文案例解析》

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