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接触角-表面自由能
一般来说,表面张力与润湿性之间的关系为
液体表面张力小→接触角小(易润湿)
液体表面张力大→接触角大(难润湿)
这种关系成立并用于控制各种应用中的润湿和粘附。
然而,现实中也存在上述关系不成立的情况。在这种情况下,结合表面自由能和组分分离概念的方法是有效的。
表面张力和表面自由能
表面张力是由作用在分子之间的分子间力引起的。如右图所示,由于分子间力作用在各个方向上,液体表面附近的分子状态整体保持平衡。然而,分子间力仅作用于表面分子的横向和向内方向。
在表面,当它向大气寻找伙伴时,存在多余的能量,这称为表面张力。这时,表面的分子失去力平衡,试图卷曲起来,使液体的表面积变小。这就是润湿性受表面张力(分子间力)大小影响的原因。
此外,与液体的表面张力相反,固体的表面张力通常被称为表面自由能。表面张力(mN/m)是拉动单位长度的线所需的力,而表面自由能(mJ/m2)表示展开单位面积的表面所需的能量。单位不同,但数值不同是一样的。
在表面,当它向大气寻找伙伴时,存在多余的能量,这称为表面张力。这时,表面的分子失去力平衡,试图卷曲起来,使液体的表面积变小。这就是润湿性受表面张力(分子间力)大小影响的原因。
此外,与液体的表面张力相反,固体的表面张力通常被称为表面自由能。表面张力(mN/m)是拉动单位长度的线所需的力,而表面自由能(mJ/m2)表示展开单位面积的表面所需的能量。单位不同,但数值不同是一样的。
表面自由能现象例子
以下是表面张力值与润湿性之间的关系不成立的现象的示例。这是一种比己烷具有更高表面张力的水润湿玻璃的现象,其润湿玻璃的程度与己烷相同或更多。其原因是水的表面自由能分量与玻璃的表面自由能分量接近。 .马苏。这也意味着在物质之间的界面处,表面自由能成分越接近,它们就越有可能相互“润湿"或“粘附",而不是它们的表面自由能的大小。因此,通过引入表面自由能组分分离的概念,我们可以更深入地研究润湿机理,扩大润湿性控制的应用范围。