Humectabilidad, ángulo de contacto y medición

Humectabilidad, ángulo de contacto y medición

Humectabilidad, ángulo de contacto y medición

Al colocar una gota sobre una superficie sólida, puede ocurrir una de las siguientes condiciones:

La gota se extiende completamente sobre la superficie sólida, formando una película líquida en la parte superior.

La gota se extiende sobre la superficie sólida y forma una gota más plana sobre ella.

Las gotas casi no se extienden sobre la superficie sólida, sino que se "sientan" sobre ellas para formar una gota muy saliente.

Humedecer se refiere al proceso de reemplazar uno u otro fluido inmiscible (gas u otro líquido) con un líquido sobre una superficie sólida. El grado de humedecimiento de un líquido sobre una superficie sólida se puede medir por el ángulo de contacto, que es el ángulo entre la interfaz líquido / aire y la superficie sólida (incluida la parte de fase líquida)

En el primer caso, el ángulo de contacto es 0 ° y decimos que el líquido puede mojar completamente la superficie sólida; en el segundo caso, el ángulo de contacto es mayor a 0 ° pero inferior a 90 °, decimos que el líquido puede mojarse parcialmente. La superficie sólida; en el tercer caso, el ángulo de contacto es mayor a 90 °, decimos que el líquido no puede mojar la superficie sólida.

Para un sistema trifásico dado de superficie / atmósfera líquido / sólido (que también puede ser otra fase líquida incompatible con el líquido), el ángulo de contacto debe ser un valor específico que está determinado por la interacción entre las tres fases, es decir, la interfaz líquido / gas, líquido / sólido y sólido / gas, está determinada por el propio sistema, el resultado de la búsqueda de la energía total mínima. La forma de la gota sobre la superficie sólida está determinada por la ecuación YL, mientras que el ángulo de contacto funciona como una condición de contorno. En el caso ideal, la relación entre el ángulo de contacto y la fuerza de interacción trifásica puede describirse mediante la siguiente ecuación de Young (Young's eq.)

Rango y ejemplos de ángulos de contacto

4) gotitas de agua en la hoja de loto

Pendiente colgante después del ajuste El rango de los ángulos de contacto físicamente significativos es de 0 ° a 180 °. Un ángulo de contacto de 0 ° significa que el líquido se extiende completamente sobre la superficie sólida hasta que se forma una monocapa (¡si no hay obstrucción!). Un ángulo de contacto de 0 ° a 30 ° indica que el líquido tiene una buena humectabilidad en la superficie sólida y se extenderá bien. Este rango es importante para muchos procesos, como pinturas, recubrimientos, limpieza, nudo adhesivo, etc. El ángulo de contacto entre 30 ° y 90 ° significa que el líquido tiene cierta humectabilidad en la superficie sólida, pero no es muy bueno. Cuando el ángulo de contacto es mayor de 90 °, el líquido no tiene humectabilidad en la superficie sólida. Cuando este ángulo A medida que el ángulo aumenta a aproximadamente 130 ° -140 °, el líquido comienza a presentar una repelencia superficial en la superficie sólida. Cuando el ángulo de contacto aumenta por encima de 150 °, la gotita está, de hecho, "sentada" en la superficie, dejando la superficie tan pronto como tiene una posibilidad y presentando un alto grado de repelencia en la superficie. Este es el caso de las gotas de agua en el follaje del loto, con ángulos de contacto de hasta 170 °, conocidos como el "efecto del loto", que también se conocen como superficies superhidrófobas. Son autolimpiables y tienen grandes aplicaciones potenciales. entonces es un punto caliente en la investigación actual.

Δθ = θ _a - θ _r

La superficie real no ideal, que da como resultado la caracterización del ángulo de contacto joven de la humectabilidad de la superficie de la práctica tradicional no es perfecta, también debe considerar la histéresis del ángulo de contacto, para caracterizar completamente, como las propiedades superhidrofóbicas de la superficie.