介紹
潤濕是固液界面上的重要行為,潤濕角與材料中晶體的形核有密切關系。
潤濕的熱力學定義是:固體與液體接觸後,體系(固體+液體)的自由焓降低時稱為潤濕。
根據潤濕程度不同可分為附着潤濕、鋪展潤濕和浸漬潤濕三種。
公式
從熱力學的觀點看,液滴落在清潔平滑的固體表面上,當忽略液體的重力和粘度影響時,則液滴在固體表面上的鋪展是由
固-氣(rs)
固-液(rsl)
液-氣(rx)三個界面張力所決定的
如圖1所示,其平衡關系如下:
rs=rsl+rx*cosθ
F=rx*cosθ=rs-rsl
式中,θ是潤濕角;F是潤濕張力。
顯然,0°≤θ≤180°,當θ=0°時,潤濕張力F最大,可以完全潤濕,即液體在固體表面上自由鋪展;當0°<θ<90°時,潤濕效果随角度增加而變差;當θ≥90°時,則因潤濕張力小而基本不潤濕;當θ=180°時表示完全不潤濕。
圖1三種界面張力與潤濕角關系示意圖
從上面的公式可以看出,潤濕的先決條件是rs>rsl,或者rsl十分微小。當固、液兩相的化學性能或化學結合方式很接近時,是可以滿足這一要求的。
判斷條件
根據濕潤角的大小判斷潤濕情況:
θ=0°或不存在鋪展
0°<θ<90°浸濕
90°<θ<180°粘濕
θ=180°完全不潤濕
理論上講,較少的接觸角,意味着材料表面濕潤良好。
測量方法
通常可以用三種方法測量潤濕角:Wilhelmy plate、sessile drop和captive bubble。
Wilhelmy plate(威廉氏闆法)是一個動态測量方法,将材料在溶劑中浸入及取出。其目的是要測量當材料浸入和取出時與溶劑之間産生的接觸角。
Sessile drop(固着分接點法)利用一滴生理鹽水置于鏡片材料上,然後測量其産生的接觸角。這方法是在各種方法中最舊及最不準确的。
1978年,用以測量硬性隐形鏡片材料潤濕角的captive bubble(俘虜氣泡法)技術被美國采納為标準。它利用一個浸于溶劑中的氣泡來測定與鏡片材料表面所形成的接觸角(類似于sessile drop法)。
濕潤角編
用以表示隐形鏡片材料能被潤濕的性能。理論上講,較少的接觸角,意味着鏡片表面濕潤良好。通常可以用三種方法測量RGP潤濕角:Wilhelmy plate、sessile drop和captive bubble。Wilhelmy plate(威廉氏闆法)是一個動态測量方法,将RGP材料在溶劑中浸入及取出。其目的是要測量當材料浸入和取出時與溶劑之間産生的接觸角。 Sessile drop(固着分接點法)利用一滴生理鹽水置于鏡片材料上,然後測量其産生的接觸角。這方法是在各種方法中最舊及最不準确的。 1978年,用以測量硬性隐形鏡片材料潤濕角的captive bubble(俘虜氣泡法)技術被美國采納為标準。它利用一個浸于溶劑中的氣泡來測定與鏡片材料表面所形成的接觸角(類似于sessile drop法)。