Kąt kontaktu – Wikipedia

Kropla wody na powierzchni arkusza lotosu, pokazując około 147 ° kąty kontaktu.

L ‘ kąt kontaktu (Lub Kąt połączenia ) Ciecz na substancji stałej to kąt dwurzaskowy utworzony przez powierzchnię ciała stałego i cieczy wzdłuż linii styku. Jego wartość równowagi jest obliczana przez prawo Young-Dupré.

Pojęcie kąta kontaktu nie ogranicza się do interfejsów stałego ciecz, dotyczy również interfejsów ciecz-ciecz i stałych.

Przykład kąta styku cieczy z podłożem.

Teoretyczny opis kontaktu wynika z badania (analiza) równowagi termodynamicznej między trzema fazami materii: fazą ciekłą dny moczanowej (L), fazą stałą podłoża (s) oraz fazę gazową / gazową parą pary otoczenia (g) (które będą uważane za mieszaninę atmosfery otoczenia i pary ciekłej w równowadze z fazą ciekłą). Faza gazowa może być również inną fazą ciekłą (nie mieszaną). W równowadze potencjał chemiczny każdej z trzech faz musi być identyczny. Bardziej nadaje się do ponownego skupienia lub analizy dyskusji z punktu widzenia energii interfejsu. Zwrócimy uwagę na energię interfejsu stałego wapki (patrz energia powierzchniowa) jako

, Energia interfejsu stałego cieczowego jako

i energia pręgowowca (to znaczy napięcie powierzchniowe) po prostu jako

, możemy zatem napisać równanie, które należy spełnić z równowagi (znane jako młode równanie):

${Wyświetlayllyle 0 = gamma _ ic}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {mathrm {$

Lub

jest kąt kontaktu równowagi.
Równanie Younga zakłada idealnie płaską powierzchnię, aw wielu przypadkach chropowatość powierzchni i zanieczyszczenia powodują równowagę odchylenia kąta styku w porównaniu z kątem styku przewidywanym przez młode równanie. Nawet w idealnie gładkiej konfiguracji powierzchni kropla cieczy przyjmie szeroką gamę kąta kontaktowego między największym kątem kontaktu (postępujący),

oraz najmniejszy (podkład) kąt kontaktu,

. Równowaga kontaktu z równowagą (

) można obliczyć z

I

Jak Tadmor wykazał teoretycznie ^{[[[ Pierwszy ]} Przed potwierdzeniem eksperymentalnie przez Chibowski ^{[[[ 2 ]} :

${DisplayStyle the _ {mathrm {c}} = arccos {rcos {r_ {mathrm {a}} cos {thetata _ {mathrm {rmm {r}} cos {theta _ {Mathrm {r}}}}} { r_ {mathrm {a}}+r_ {mathrm {r}}}}$

Lub,

${DisplayStyle r_ {mathrm {a}} = {sqrt [{3}] {frac {sin ^{3} {thetata _ {mathrm {a}} {a} {a} {a} {a} {2-3cos {Mathrm {aa}} +cos ^{3} {theta _ {mathrm {a}}}}}}}}}$

I,

${DisplayStyle r_ {mathrm {r}} = {sqrt [{3}] {frac {sin ^{3} {thetata _ {mathrm {r}} {2-3cos {mathrm {r}}} +cos ^{3 } {Theta _ {Mathrm {r}}}}}}}}$

Kąt kontaktu można również użyć do określenia energii interfejsu (jeśli znane są inne energie powierzchniowe). Młode równanie można przepisać jako inne równanie znane jako równanie Young-Dupré (prawo Young-Dupré):

${DisplayStyle gamma (1+cos theta _ {Mathrm {c}}) = delta w_ {mathrm {slg}},}$

Lub

jest energią przyczepności na jednostkę powierzchni, między powierzchnią podłoża a energią cieczy, gdy oba są w pożywce G.

Kolejnym zastosowaniem pomiaru kąta kontaktowego jest oszacowanie jakości zakotwiczenia: im bardziej kąt kontaktu między stałą a cieczą, tym bardziej ciecz jest w stanie stałe, co odzwierciedla pewne powinowactwo między dwoma elementami.

Kąt kontaktu różni się od jego wartości równowagi dla interfejsu, który rozwija się lub wycofuje się, a te dwie wartości dynamiczne również różnią się. Mówimy o histerezy kąta kontaktu. Kąt dynamiczny jest ważny w dużej liczbie praktycznych sytuacji, to on na przykład określa siłę zewnętrzną, którą należy wywierać na kroplę cieczy, aby przesunąć się po stałej powierzchni. Dopiero w 2017 r. Można przeprowadzić termodynamiczne modelowanie dynamicznych kątów kontaktu ^{[[[ 3 ]} .

• Jacob Beraelalachvili; Siły międzycząsteczkowe i powierzchniowe , Academic Press (1985–2004)
• D.W. Van Krevel, Właściwości polimerów , 2nd Revised Edition, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam-Oxford-New York (1976)