[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/kontaktwinkel-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki19\/2021\/01\/26\/kontaktwinkel-wikipedia\/","headline":"Kontaktwinkel – Wikipedia","name":"Kontaktwinkel – Wikipedia","description":"before-content-x4 Stoff, der als hydrophob behandelt wurde, zeigt einen hohen Kontaktwinkel. 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Es quantifiziert die Benetzbarkeit einer festen Oberfl\u00e4che durch eine Fl\u00fcssigkeit \u00fcber die Young-Gleichung.  Ein gegebenes System aus Feststoff, Fl\u00fcssigkeit und Dampf bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck hat einen einzigartigen Gleichgewichtskontaktwinkel.  In der Praxis wird jedoch h\u00e4ufig ein dynamisches Ph\u00e4nomen der Kontaktwinkelhysterese beobachtet, das vom fortschreitenden (maximalen) Kontaktwinkel bis zum zur\u00fcckgehenden (minimalen) Kontaktwinkel reicht.[1]  Der Gleichgewichtskontakt liegt innerhalb dieser Werte und kann daraus berechnet werden.  Der Gleichgewichtskontaktwinkel spiegelt die relative St\u00e4rke der molekularen Wechselwirkung zwischen Fl\u00fcssigkeit, Feststoff und Dampf wider.       (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Table of ContentsThermodynamik[edit]Modifizierte Youngsche Gleichung[edit]Vorhersage des Kontaktwinkels unter Ber\u00fccksichtigung der Leitungsspannung und des Laplace-Drucks[edit]Kontaktwinkelhysterese[edit]Einfluss der Rauheit auf Kontaktwinkel[edit]Dynamische Kontaktwinkel[edit]Kontaktwinkelkr\u00fcmmung[edit]Typische Kontaktwinkel[edit]Kontrolle der Kontaktwinkel[edit]Messmethoden[edit]Die statische Sessile-Drop-Methode[edit]Die Pendant-Drop-Methode[edit]Die dynamische Sessile-Drop-Methode[edit]Dynamische Wilhelmy-Methode[edit]Einzelfaser-Wilhelmy-Methode[edit]Einzelfaser-Meniskusmethode[edit]Washburns Gleichung Kapillaranstiegsmethode[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Weiterf\u00fchrende Literatur[edit]Thermodynamik[edit]         (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4Schema eines Fl\u00fcssigkeitstropfens mit Darstellung der Mengen in der Young-Gleichung.Die Form einer Fl\u00fcssigkeits-Dampf-Grenzfl\u00e4che wird durch die Young-Dupr\u00e9-Gleichung bestimmt, wobei der Kontaktwinkel \u00fcber die Young-Gleichung die Rolle einer Randbedingung spielt.Die theoretische Beschreibung des Kontakts ergibt sich aus der Ber\u00fccksichtigung eines thermodynamischen Gleichgewichts zwischen den drei Phasen: der fl\u00fcssigen Phase (L), der festen Phase (S) und der Gas- oder Dampfphase (G) (die ein Gemisch aus Umgebungsatmosph\u00e4re sein k\u00f6nnte und eine Gleichgewichtskonzentration des fl\u00fcssigen Dampfes).  (Die “gasf\u00f6rmige” Phase k\u00f6nnte durch eine andere nicht mischbare fl\u00fcssige Phase ersetzt werden.) Wenn die Fest-Dampf-Grenzfl\u00e4chenenergie mit bezeichnet wird \u03b3S.G{ displaystyle  gamma _ {SG}}, die Fest-Fl\u00fcssig-Grenzfl\u00e4chenenergie von \u03b3S.L.{ displaystyle  gamma _ {SL}}und die Fl\u00fcssigkeit-Dampf-Grenzfl\u00e4chenenergie (dh die Oberfl\u00e4chenspannung) durch        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4\u03b3L.G{ displaystyle  gamma _ {LG}}dann der Gleichgewichtskontaktwinkel \u03b8C.{ displaystyle  theta _ { mathrm {C}}}  wird aus diesen Gr\u00f6\u00dfen durch die Young-Gleichung bestimmt:\u03b3S.G– –\u03b3S.L.– –\u03b3L.Gcos\u2061\u03b8C.=0{ displaystyle  gamma _ { mathrm {SG}} –  gamma _ { mathrm {SL}} –  gamma _ { mathrm {LG}}  cos  theta _ { mathrm {C}} = 0  ,}Der Kontaktwinkel kann auch \u00fcber die Young-Dupr\u00e9-Gleichung mit der Adh\u00e4sionsarbeit in Beziehung gesetzt werden:\u03b3L.G((1+cos\u2061\u03b8C.)=\u0394W.S.L.G{ displaystyle  gamma _ { mathrm {LG}} (1+  cos  theta _ { mathrm {C}}) =  Delta W _ { mathrm {SLG}} ,}wo \u0394W.S.L.G{ displaystyle  Delta W _ { mathrm {SLG}}}  ist die Fest-Fl\u00fcssig-Adh\u00e4sionsenergie pro Fl\u00e4cheneinheit im Medium G.Modifizierte Youngsche Gleichung[edit]Die fr\u00fcheste Studie \u00fcber die Beziehung zwischen Kontaktwinkel und Oberfl\u00e4chenspannungen f\u00fcr sitzende Tr\u00f6pfchen auf flachen Oberfl\u00e4chen wurde 1805 von Thomas Young ver\u00f6ffentlicht.[2]  Ein Jahrhundert sp\u00e4ter Gibbs[3]  schlugen eine Modifikation der Youngschen Gleichung vor, um die volumetrische Abh\u00e4ngigkeit des Kontaktwinkels zu ber\u00fccksichtigen.  Gibbs postulierte die Existenz einer Linienspannung, die an der Dreiphasengrenze wirkt und die \u00fcbersch\u00fcssige Energie am Zusammenfluss der Fest-Fl\u00fcssig-Gas-Phasengrenzfl\u00e4che erkl\u00e4rt und wie folgt angegeben wird:cos\u2061((\u03b8)=\u03b3S.V.– –\u03b3S.L.\u03b3L.V.+\u03ba\u03b3L.V.1ein{ displaystyle  cos ( theta) = { frac { gamma _ {SV} –  gamma _ {SL}} { gamma _ {LV}}} + { frac { kappa} { gamma _ { LV}}} { frac {1} {a}}}wo \u03ba[N]  ist die Linienspannung und ein[m]  ist der Tr\u00f6pfchenradius.  Obwohl experimentelle Daten eine affine Beziehung zwischen dem Kosinus des Kontaktwinkels und dem Radius der inversen Linie best\u00e4tigen, ber\u00fccksichtigen sie nicht das korrekte Vorzeichen von \u03ba und \u00fcbersch\u00e4tzen seinen Wert um mehrere Gr\u00f6\u00dfenordnungen.Vorhersage des Kontaktwinkels unter Ber\u00fccksichtigung der Leitungsspannung und des Laplace-Drucks[edit]  Schematische Darstellungen f\u00fcr Tr\u00f6pfchen auf flachen (a) konkaven (b) und konvexen (c) Oberfl\u00e4chen[4]Mit Verbesserungen bei Messtechniken wie der Rasterkraftmikroskopie, der konfokalen Mikroskopie und dem Rasterelektronenmikroskop konnten die Forscher Tr\u00f6pfchen in immer kleineren Ma\u00dfst\u00e4ben erzeugen und abbilden.  Mit der Verringerung der Tr\u00f6pfchengr\u00f6\u00dfe kamen neue experimentelle Beobachtungen der Benetzung.  Diese Beobachtungen best\u00e4tigten, dass die modifizierte Youngsche Gleichung auf den Mikro-Nanoskalen nicht gilt.  Jaspis[5][4]  schlug vor, dass einschlie\u00dflich a V. dP Ein Begriff in der Variation der freien Energie kann der Schl\u00fcssel zur L\u00f6sung des Kontaktwinkelproblems in solch kleinen Ma\u00dfst\u00e4ben sein.  Vorausgesetzt, die Variation der freien Energie ist im Gleichgewicht Null:0=dEINL.V.dEINS.L.+\u03b3S.L.– –\u03b3S.V.\u03b3L.V.– –\u03ba\u03b3L.V.dL.dEINS.L.– –V.\u03b3L.V.dP.dEINS.L.{ displaystyle 0 = { frac {dA_ {LV}} {dA_ {SL}}} + { frac { gamma _ {SL} –  gamma _ {SV}} { gamma _ {LV}}} – { frac { kappa} { gamma _ {LV}}} { frac {dL} {dA_ {SL}}} – { frac {V} { gamma _ {LV}}} { frac {dP } {dA_ {SL}}}}Die \u00c4nderung des Drucks an der freien Fl\u00fcssigkeits-Dampf-Grenze ist auf den Laplace-Druck zur\u00fcckzuf\u00fchren, der proportional zur mittleren Kr\u00fcmmung ist.  Das L\u00f6sen der obigen Gleichung f\u00fcr konvexe und konkave Oberfl\u00e4chen ergibt:[4]cos\u2061((\u03b8\u2213\u03b1)=EIN+B.cos\u2061((\u03b1)ein\u00b1C.S\u00fcnde\u2061((\u03b8\u2213\u03b1)((cos\u2061((\u03b8)+1)2((S\u00fcnde\u2061((\u03b1)((cos\u2061((\u03b1)+2)((cos\u2061((\u03b1)+1)2\u2213S\u00fcnde\u2061((\u03b8)((cos\u2061((\u03b8)+2)((cos\u2061((\u03b8)+1)2){ displaystyle  cos ( theta  mp  alpha) = A + B { frac { cos ( alpha)} {a}}  pm C  sin ( theta  mp  alpha) ( cos ( Theta) +1) ^ {2} { biggl (} { frac { sin ( alpha) ( cos ( alpha) +2)} {( cos ( alpha) +1) ^ {2} }}  mp { frac { sin ( theta) ( cos ( theta) +2)} {( cos ( theta) +1) ^ {2}}} { biggr)}}wo EIN=\u03b3S.V.– –\u03b3S.L.\u03b3L.V.{ displaystyle A = { frac { gamma _ {SV} –  gamma _ {SL}} { gamma _ {LV}}}}, B.=\u03ba\u03b3L.V.{ displaystyle B = { frac { kappa} { gamma _ {LV}}}}  und C.=\u03b33\u03b3L.V.{ displaystyle C = { frac { gamma} {3  gamma _ {LV}}}}.Diese Gleichung bezieht den Kontaktwinkel, eine geometrische Eigenschaft eines sitzenden Tr\u00f6pfchens auf die Massenthermodynamik, die Energie an der Dreiphasenkontaktgrenze und die mittlere Kr\u00fcmmung des Tr\u00f6pfchens.  F\u00fcr den Sonderfall eines sitzenden Tr\u00f6pfchens auf einer ebenen Fl\u00e4che ((\u03b1=0){ displaystyle ( alpha = 0)}::cos\u2061((\u03b8)=\u03b3S.V.– –\u03b3S.L.\u03b3L.V.+\u03ba\u03b3L.V.1ein– –\u03b33\u03b3L.V.((2+cos\u2061((\u03b8)– –2cos2\u2061((\u03b8)– –cos3\u2061((\u03b8)){ displaystyle  cos ( theta) = { frac { gamma _ {SV} –  gamma _ {SL}} { gamma _ {LV}}} + { frac { kappa} { gamma _ { LV}}} { frac {1} {a}} – { frac { gamma} {3  gamma _ {LV}}} (2+  cos ( theta) -2  cos ^ {2} (  theta) –  cos ^ {3} ( theta))}In der obigen Gleichung sind die ersten beiden Terme die modifizierte Youngsche Gleichung, w\u00e4hrend der dritte Term auf den Laplace-Druck zur\u00fcckzuf\u00fchren ist.  Diese nichtlineare Gleichung sagt das Vorzeichen und die Gr\u00f6\u00dfe von \u03ba, die Abflachung des Kontaktwinkels in sehr kleinen Ma\u00dfst\u00e4ben und die Kontaktwinkelhysterese korrekt voraus.Kontaktwinkelhysterese[edit]Eine gegebene Substrat-Fl\u00fcssig-Dampf-Kombination ergibt in der Praxis einen kontinuierlichen Bereich von Kontaktwinkelwerten.  Der maximale Kontaktwinkel wird als fortschreitender Kontaktwinkel und der minimale Kontaktwinkel als zur\u00fcckgehender Kontaktwinkel bezeichnet.  Die vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkel werden aus dynamischen Experimenten gemessen, bei denen Tr\u00f6pfchen oder Fl\u00fcssigkeitsbr\u00fccken in Bewegung sind.[1]  Im Gegensatz dazu wird der durch die Young-LaPlace-Gleichung beschriebene Gleichgewichtskontaktwinkel aus einem statischen Zustand gemessen.  Statische Messungen ergeben Werte zwischen dem vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkel in Abh\u00e4ngigkeit von den Ablagerungsparametern (z. B. Geschwindigkeit, Winkel und Tropfengr\u00f6\u00dfe) und der Tropfenhistorie (z. B. Verdunstung ab dem Zeitpunkt der Ablagerung).  Die Kontaktwinkelhysterese ist definiert als \u03b8EIN– –\u03b8R.{ displaystyle  theta _ { mathrm {A}} –  theta _ { mathrm {R}}}obwohl der Begriff auch verwendet wird, um den Ausdruck zu beschreiben cos\u2061\u03b8R.– –cos\u2061\u03b8EIN{ displaystyle  cos  theta _ { mathrm {R}} –  cos  theta _ { mathrm {A}}}.  Der statische, fortschreitende oder zur\u00fcckgehende Kontaktwinkel kann je nach Anwendung anstelle des Gleichgewichtskontaktwinkels verwendet werden.  Der Gesamteffekt kann als sehr analog zur Haftreibung angesehen werden, dh es ist ein minimaler Arbeitsaufwand pro Entfernungseinheit erforderlich, um die Kontaktlinie zu bewegen.[6]Der fortschreitende Kontaktwinkel kann als Ma\u00df f\u00fcr die Fl\u00fcssig-Fest-Koh\u00e4sion beschrieben werden, w\u00e4hrend der zur\u00fcckgehende Kontaktwinkel ein Ma\u00df f\u00fcr die Fl\u00fcssig-Fest-Haftung ist.  Die vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkel k\u00f6nnen direkt mit verschiedenen Methoden gemessen und auch aus anderen Benetzungsmessungen wie der Krafttensiometer (auch bekannt als Wilhemy-Plate-Methode) berechnet werden.Vor- und zur\u00fcckgehende Kontaktwinkel k\u00f6nnen direkt aus derselben Messung gemessen werden, wenn Tropfen linear auf einer Oberfl\u00e4che bewegt werden.  Beispielsweise nimmt ein Fl\u00fcssigkeitstropfen einen bestimmten Kontaktwinkel an, wenn er statisch ist, aber wenn die Oberfl\u00e4che gekippt wird, verformt sich der Tropfen anf\u00e4nglich, so dass die Kontaktfl\u00e4che zwischen dem Tropfen und der Oberfl\u00e4che konstant bleibt.  Die “bergab” -Seite des Abfalls nimmt einen h\u00f6heren Kontaktwinkel an, w\u00e4hrend die “bergauf” -Seite des Abfalls einen niedrigeren Kontaktwinkel annimmt.  Mit zunehmendem Neigungswinkel \u00e4ndern sich die Kontaktwinkel weiter, aber die Kontaktfl\u00e4che zwischen Tropfen und Oberfl\u00e4che bleibt konstant.  Bei einem gegebenen Neigungswinkel der Oberfl\u00e4che werden die vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkel eingehalten und der Tropfen bewegt sich auf der Oberfl\u00e4che.  In der Praxis kann die Messung durch Scherkr\u00e4fte und Impuls beeinflusst werden, wenn die Neigungsgeschwindigkeit hoch ist.  Die Messmethode kann in der Praxis auch f\u00fcr Systeme mit hoher (> 30 Grad) oder niedriger (EIN{ displaystyle  theta _ { mathrm {A}}}  und \u03b8R.{ displaystyle  theta _ { mathrm {R}}}  wie theoretisch von Tadmor gezeigt wurde[7]  und experimentell von Chibowski best\u00e4tigt[8]  wie,\u03b8c=Arccos\u2061((rEINcos\u2061\u03b8EIN+rR.cos\u2061\u03b8R.rEIN+rR.){ displaystyle  theta _ { mathrm {c}} =  arccos  left ({ frac {r _ { mathrm {A}}  cos  theta _ { mathrm {A}} + r _ { mathrm {R. }}  cos  theta _ { mathrm {R}}} {r _ { mathrm {A}} + r _ { mathrm {R}}}}  right)}worEIN=((S\u00fcnde3\u2061\u03b8EIN2– –3cos\u2061\u03b8EIN+cos3\u2061\u03b8EIN)1\/.3 ;;rR.=((S\u00fcnde3\u2061\u03b8R.2– –3cos\u2061\u03b8R.+cos3\u2061\u03b8R.)1\/.3{ displaystyle r _ { mathrm {A}} =  left ({ frac { sin ^ {3}  theta _ { mathrm {A}}} {2-3  cos  theta _ { mathrm {A. }} +  cos ^ {3}  theta _ { mathrm {A}}}}  right) ^ {1\/3} ~;  qquad r _ { mathrm {R}} =  left ({ frac {  sin ^ {3}  theta _ { mathrm {R}}} {2-3  cos  theta _ { mathrm {R}} +  cos ^ {3}  theta _ { mathrm {R}} }}  right) ^ {1\/3}}Auf einer Oberfl\u00e4che, die rau oder kontaminiert ist, kommt es auch zu einer Kontaktwinkelhysterese, aber jetzt kann der lokale Gleichgewichtskontaktwinkel (die Young-Gleichung ist nur noch lokal g\u00fcltig) von Ort zu Ort auf der Oberfl\u00e4che variieren.[9]  Nach der Young-Dupr\u00e9-Gleichung bedeutet dies, dass die Adh\u00e4sionsenergie lokal variiert – daher muss die Fl\u00fcssigkeit lokale Energiebarrieren \u00fcberwinden, um die Oberfl\u00e4che zu benetzen.  Eine Folge dieser Barrieren ist die Kontaktwinkelhysterese: Das Ausma\u00df der Benetzung und damit der beobachtete Kontaktwinkel (gemittelt entlang der Kontaktlinie) h\u00e4ngt davon ab, ob die Fl\u00fcssigkeit auf der Oberfl\u00e4che vorr\u00fcckt oder zur\u00fccktritt.Da sich die Fl\u00fcssigkeit \u00fcber eine zuvor trockene Oberfl\u00e4che bewegt, sich jedoch von einer zuvor feuchten Oberfl\u00e4che zur\u00fcckzieht, kann eine Kontaktwinkelhysterese auch auftreten, wenn der Feststoff aufgrund seines vorherigen Kontakts mit der Fl\u00fcssigkeit (z. B. durch eine chemische Reaktion oder Absorption) ver\u00e4ndert wurde.  Solche \u00c4nderungen k\u00f6nnen, wenn sie langsam sind, auch messbar zeitabh\u00e4ngige Kontaktwinkel erzeugen.Einfluss der Rauheit auf Kontaktwinkel[edit]Die Oberfl\u00e4chenrauheit hat einen starken Einfluss auf den Kontaktwinkel und die Benetzbarkeit einer Oberfl\u00e4che.  Der Effekt der Rauheit h\u00e4ngt davon ab, ob das Tr\u00f6pfchen die Oberfl\u00e4chenrillen benetzt oder ob Lufteinschl\u00fcsse zwischen dem Tr\u00f6pfchen und der Oberfl\u00e4che verbleiben.[10]Wenn die Oberfl\u00e4che homogen benetzt ist, befindet sich das Tr\u00f6pfchen im Wenzel-Zustand.[11]  Im Wenzel-Zustand verbessert das Hinzuf\u00fcgen von Oberfl\u00e4chenrauheit die Benetzbarkeit, die durch die Chemie der Oberfl\u00e4che verursacht wird.  Die Wenzel-Korrelation kann wie folgt geschrieben werdencos\u2061((\u03b8m)=rcos\u2061((\u03b8Y.){ displaystyle  cos ( theta _ {m}) = r  cos ( theta _ {Y})}wo \u03b8m  ist der gemessene Kontaktwinkel \u03b8Y. ist der Young-Kontaktwinkel und r ist das Rauheitsverh\u00e4ltnis.  Das Rauheitsverh\u00e4ltnis ist definiert als das Verh\u00e4ltnis zwischen der tats\u00e4chlichen und der projizierten festen Oberfl\u00e4che.Wenn die Oberfl\u00e4che heterogen benetzt ist, befindet sich das Tr\u00f6pfchen im Cassie-Baxter-Zustand.[12]  Der stabilste Kontaktwinkel kann mit dem Young-Kontaktwinkel verbunden werden.  Die aus den Wenzel- und Cassie-Baxter-Gleichungen berechneten Kontaktwinkel haben sich als gute Ann\u00e4herungen an die stabilsten Kontaktwinkel mit realen Oberfl\u00e4chen erwiesen.[13]Dynamische Kontaktwinkel[edit]Wenn sich Fl\u00fcssigkeit schnell \u00fcber eine Oberfl\u00e4che bewegt, kann der Kontaktwinkel von seinem Wert in Ruhe ge\u00e4ndert werden.  Der fortschreitende Kontaktwinkel nimmt mit der Geschwindigkeit zu und der zur\u00fcckgehende Kontaktwinkel nimmt ab.  Die Abweichungen zwischen statischen und dynamischen Kontaktwinkeln sind eng proportional zur angegebenen Kapillarzahl C.ein{ displaystyle Ca}.[1]Kontaktwinkelkr\u00fcmmung[edit]Anhand von Grenzfl\u00e4chenenergien kann das Profil eines Oberfl\u00e4chentr\u00f6pfchens oder einer Fl\u00fcssigkeitsbr\u00fccke zwischen zwei Oberfl\u00e4chen durch die Young-Laplace-Gleichung beschrieben werden.[1]  Diese Gleichung gilt f\u00fcr dreidimensionale achsensymmetrische Bedingungen und ist stark nichtlinear.  Dies ist auf den mittleren Kr\u00fcmmungsterm zur\u00fcckzuf\u00fchren, der Produkte von Ableitungen erster und zweiter Ordnung der Tropfenformfunktion enth\u00e4lt f((x,y){ displaystyle f (x, y)}::\u03bam=12((1+fx2)fyy– –2fxfyfxy+((1+fy2)fxx((1+fx2+fy2)3\/.2.{ displaystyle  kappa _ {m} = { frac {1} {2}} { frac {(1+ {f_ {x}} ^ {2}) f_ {yy} -2f_ {x} f_ {y } f_ {xy} + (1+ {f_ {y}} ^ {2}) f_ {xx}} {(1+ {f_ {x}} ^ {2} + {f_ {y}} ^ {2} ) ^ {3\/2}}}.}Das L\u00f6sen dieser elliptischen partiellen Differentialgleichung, die die Form eines dreidimensionalen Tropfens in Verbindung mit geeigneten Randbedingungen regelt, ist kompliziert, und ein alternativer Ansatz zur Energieminimierung wird im Allgemeinen angewendet.  Die Formen dreidimensionaler sitzender und h\u00e4ngender Tropfen wurden unter Verwendung dieser Energieminimierungsmethode erfolgreich vorhergesagt.[14]Typische Kontaktwinkel[edit]  Bild von einem Videokontaktwinkelger\u00e4t.  Wassertropfen auf Glas mit Reflexion unten.  Ein Wassertropfen auf einer Lotusblattoberfl\u00e4che mit Kontaktwinkeln von ca. 147 \u00b0.Kontaktwinkel sind extrem kontaminationsempfindlich;  Werte, die besser als einige Grad reproduzierbar sind, werden im Allgemeinen nur unter Laborbedingungen mit gereinigten Fl\u00fcssigkeiten und sehr sauberen festen Oberfl\u00e4chen erhalten.  Wenn die fl\u00fcssigen Molek\u00fcle stark von den festen Molek\u00fclen angezogen werden, verteilt sich der Fl\u00fcssigkeitstropfen vollst\u00e4ndig auf der festen Oberfl\u00e4che, was einem Kontaktwinkel von 0 \u00b0 entspricht.  Dies ist h\u00e4ufig bei Wasser auf blanken Metall- oder Keramikoberfl\u00e4chen der Fall.[15]  obwohl das Vorhandensein einer Oxidschicht oder von Verunreinigungen auf der festen Oberfl\u00e4che den Kontaktwinkel signifikant erh\u00f6hen kann.  Wenn der Wasserkontaktwinkel kleiner als 90 \u00b0 ist, wird die feste Oberfl\u00e4che im Allgemeinen als hydrophil angesehen[16]  und wenn der Wasserkontaktwinkel gr\u00f6\u00dfer als 90 \u00b0 ist, wird die feste Oberfl\u00e4che als hydrophob angesehen.  Viele Polymere weisen hydrophobe Oberfl\u00e4chen auf.  Stark hydrophobe Oberfl\u00e4chen aus Materialien mit niedriger Oberfl\u00e4chenenergie (z. B. fluoriert) k\u00f6nnen Wasserkontaktwinkel von bis zu 120 \u00b0 aufweisen.[15]  Einige Materialien mit sehr rauen Oberfl\u00e4chen k\u00f6nnen aufgrund des Vorhandenseins von Lufteinschl\u00fcssen unter dem Fl\u00fcssigkeitstropfen einen Wasserkontaktwinkel von sogar mehr als 150 \u00b0 aufweisen.  Diese werden als superhydrophobe Oberfl\u00e4chen bezeichnet.Wenn der Kontaktwinkel durch das Gas anstatt durch die Fl\u00fcssigkeit gemessen wird, sollte er durch 180 \u00b0 minus dem angegebenen Wert ersetzt werden.  Kontaktwinkel gelten gleicherma\u00dfen f\u00fcr die Grenzfl\u00e4che zweier Fl\u00fcssigkeiten, obwohl sie h\u00e4ufiger in festen Produkten wie Antihaftpfannen und wasserdichten Geweben gemessen werden.Kontrolle der Kontaktwinkel[edit]Die Kontrolle des Benetzungskontaktwinkels kann h\u00e4ufig durch Ablagerung oder Einbau verschiedener organischer und anorganischer Molek\u00fcle auf die Oberfl\u00e4che erreicht werden.  Dies wird h\u00e4ufig durch die Verwendung von speziellen Silanchemikalien erreicht, die eine SAM-Schicht (selbstorganisierte Monoschichten) bilden k\u00f6nnen.  Bei richtiger Auswahl der organischen Molek\u00fcle mit unterschiedlichen Molek\u00fclstrukturen und Mengen an Kohlenwasserstoffen und \/ oder perfluorierten Abschl\u00fcssen kann der Kontaktwinkel der Oberfl\u00e4che eingestellt werden.  Die Abscheidung dieser Spezialsilane[17]  kann in der Gasphase durch die Verwendung eines speziellen Vakuumofens oder eines Fl\u00fcssigphasenverfahrens erreicht werden.  Molek\u00fcle, die mehr perfluorierte Abschl\u00fcsse an die Oberfl\u00e4che binden k\u00f6nnen, k\u00f6nnen zu einer Verringerung der Oberfl\u00e4chenenergie f\u00fchren (hoher Wasserkontaktwinkel).Einfluss von Oberfl\u00e4chenfluor auf den KontaktwinkelWasserkontaktwinkelVorl\u00e4uferauf poliertem Silizium (Grad)Henicosyl-1,1,2,2-tetrahydrododecyldimethyltris (dimethylaminosilan)118,0Heptadecafluor-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorsilan – (FDTS)110.0Nonafluor-1,1,2,2-tetrahydrohexyltris (dimethylamino) silan110.03,3,3,4,4,5,5,6,6-Nonafluorhexyltrichlorsilan108,0Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan – (FOTS)108,0BIS (Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) dimethylsiloxymethylchlorsilan107,0Dodecyltrichlorsilan – (DDTS)105,0Dimethyldichlorsilan – (DDMS)103.010-Undecenyltrichlorsilan – (V11)100,0Pentafluorphenylpropyltrichlorsilan90.0Messmethoden[edit]    Vollautomatische Kontaktwinkelmesser k\u00f6nnen den Kontaktwinkel automatisch bereitstellen.  Dynamische Sessile-Drop-MethodeDie statische Sessile-Drop-Methode[edit]Der Sessile-Drop-Kontaktwinkel wird mit einem Kontaktwinkel-Goniometer unter Verwendung eines optischen Subsystems gemessen, um das Profil einer reinen Fl\u00fcssigkeit auf einem festen Substrat zu erfassen.  Der Winkel zwischen der Grenzfl\u00e4che zwischen Fl\u00fcssigkeit und Feststoff und der Grenzfl\u00e4che zwischen Fl\u00fcssigkeit und Dampf ist der Kontaktwinkel.  \u00c4ltere Systeme verwendeten ein optisches Mikroskopsystem mit Hintergrundbeleuchtung.  Systeme der aktuellen Generation verwenden hochaufl\u00f6sende Kameras und Software, um den Kontaktwinkel zu erfassen und zu analysieren.  Auf diese Weise gemessene Winkel sind oft sehr nahe an fortschreitenden Kontaktwinkeln.  Gleichgewichtskontaktwinkel k\u00f6nnen durch Anwendung genau definierter Schwingungen erhalten werden.[18]Die Pendant-Drop-Methode[edit]Das Messen von Kontaktwinkeln f\u00fcr h\u00e4ngende Tropfen ist aufgrund der inh\u00e4renten Instabilit\u00e4t von invertierten Tropfen viel komplizierter als f\u00fcr sitzende Tropfen.  Diese Komplexit\u00e4t wird weiter verst\u00e4rkt, wenn man versucht, die Oberfl\u00e4che zu neigen.  In j\u00fcngster Zeit wurde eine experimentelle Vorrichtung zum Messen von Kontaktwinkeln mit h\u00e4ngenden Tropfen auf geneigten Substraten entwickelt.[19]  Dieses Verfahren erm\u00f6glicht die Abscheidung mehrerer Mikrotropfen auf der Unterseite eines strukturierten Substrats, die mit einer hochaufl\u00f6senden CCD-Kamera abgebildet werden k\u00f6nnen.  Ein automatisiertes System erm\u00f6glicht das Kippen des Substrats und das Analysieren der Bilder zur Berechnung von vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkeln.Die dynamische Sessile-Drop-Methode[edit]Der dynamische Sessile-Tropfen \u00e4hnelt dem statischen Sessile-Tropfen, erfordert jedoch eine \u00c4nderung des Tropfens.  Eine \u00fcbliche Art der dynamischen sessilen Tropfenstudie bestimmt den gr\u00f6\u00dftm\u00f6glichen Kontaktwinkel, ohne die Fest-Fl\u00fcssig-Grenzfl\u00e4che durch dynamisches Hinzuf\u00fcgen von Volumen zu vergr\u00f6\u00dfern.  Dieser maximale Winkel ist der Vorschubwinkel.  Das Volumen wird entfernt, um den kleinstm\u00f6glichen Winkel, den R\u00fcckzugswinkel, zu erzeugen.  Der Unterschied zwischen dem Vorschub- und dem R\u00fcckzugswinkel ist die Kontaktwinkelhysterese.Dynamische Wilhelmy-Methode[edit]  Messung des dynamischen Kontaktwinkels eines Stabes \/ einer Faser mit einem Krafttensiometer.Eine Methode zur Berechnung des durchschnittlichen vor- und zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkels auf Festk\u00f6rpern mit einheitlicher Geometrie.  Beide Seiten des Festk\u00f6rpers m\u00fcssen die gleichen Eigenschaften haben.  Die Benetzungskraft auf den Feststoff wird gemessen, wenn der Feststoff in eine Fl\u00fcssigkeit mit bekannter Oberfl\u00e4chenspannung eingetaucht oder aus dieser entnommen wird.  Auch in diesem Fall ist es m\u00f6glich, den Gleichgewichtskontaktwinkel durch Anlegen einer sehr kontrollierten Vibration zu messen.  Diese als VIECA bezeichnete Methode kann auf ganz einfache Weise auf jeder Wilhelmy-Waage implementiert werden.[20]Einzelfaser-Wilhelmy-Methode[edit]Dynamische Wilhelmy-Methode, die auf einzelne Fasern angewendet wird, um vor- und zur\u00fcckgehende Kontaktwinkel zu messen.  Einzelfaser-Meniskus-Kontaktwinkelmessung.Einzelfaser-Meniskusmethode[edit]Eine optische Variation der Einzelfaser-Wilhelmy-Methode.  Anstatt mit einer Waage zu messen, wird die Form des Meniskus auf der Faser direkt mit einer hochaufl\u00f6senden Kamera abgebildet.  Die automatisierte Meniskusformanpassung kann dann direkt den statischen, vorr\u00fcckenden oder zur\u00fcckgehenden Kontaktwinkel auf der Faser messen.Washburns Gleichung Kapillaranstiegsmethode[edit]Im Falle eines por\u00f6sen Materials wurden viele Fragen sowohl hinsichtlich der physikalischen Bedeutung des berechneten Porendurchmessers als auch der realen M\u00f6glichkeit aufgeworfen, diese Gleichung zur Berechnung des Kontaktwinkels des Festk\u00f6rpers zu verwenden, selbst wenn diese Methode h\u00e4ufig von viel Software angeboten wird als konsolidiert.[21][clarification needed]  Die Gewichts\u00e4nderung als Funktion der Zeit wird gemessen.[22]Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ ein b c d Shi, Z.;  et al.  (2018).  “Dynamische Kontaktwinkelhysterese in Fl\u00fcssigkeitsbr\u00fccken”. Kolloide und Oberfl\u00e4chen A: Physikochemische und technische Aspekte. 555: 365\u2013371.  arXiv:1712.04703.  doi:10.1016 \/ j.colsurfa.2018.07.004.^ “III. 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