固体表面自由能及其分量的计算方法（I）──接触角法

介绍用接触角法，计算固体表面自由能及其分量．     

表面张力系数和接触角测定的设计

根据表面张力系数和接触角测定方法受多重因素影响的特点,制订了表面张力系数和接触角测定设计性实验的实施办法和它们的测定方法。要求学生实验前大量搜索文献和资料,因此,它对培养大学生信息搜集、创新、实验的主动性、设计实验有着重要意义。将数据处理软件(DPS)应用到设计性实验中,解决大学生在数据处理中对于过多数据运算的难题。运用瞬时成像的方法测定接触角和表面张力系数,避免外界影响,达到对其准确测定。     

基于梯度理论计算纯水表面张力

应用梯度理论和Ｐａｔｅｌ－Ｔｅｊａ方程相结合的半理论方法，计算了２０－１００℃时纯水的表面张力，提出了计算作用参数Ｃ的新型方程。结果表明，采用本文模型计算的表面张力值与文献实验值相比，平均相对误差仅为０．３％。     

固体表面自由能及其分量的计算方法（Ⅰ）：接触角法

介绍用接触角法，计算固体表面自由能及其分量。     

基于梯度理论计算纯水表面张力

应用梯度理论和Ｐａｔｅｌ－Ｔｅｊａ方程相结合的半理论方法，计算了２０～１００℃时纯水的表面张力，提出了计算作用参数Ｃ的新型方程。结果表明，采用本文模型计算的表面张力值与文献实验值相比，平均相对误差仅为０．３％。     

插板法测表面张力公式的新证明及讨论

从力平衡的角度，建立固液接触角为零度时插板外液体的物理数学模型，推导证明液体表面形状曲线方程，然后证明固液接触角不为零度时的一般情况，为测量依据公式提供一种新的证明方法，最后，通过讨论得出３点有意义的结论。（１）对于一定的液体，不同材料插板 起液体上升的实际高度不同，但最高固液接触点都落在同一曲线上。（２）可以通过测量直线距离代替接触角的作测，以提高表面张力的精度。（３）由直线距离测量所得表面张力     

高聚物表面的润湿性实验及表面张力的计算

采用座滴法研究了去离子水等8种测试液体在聚四氟乙烯等6种低能固体表面上的润湿性,用ADSA滴形分析软件的LB-ADSA模式测量了接触角.以新的润湿性理论计算方法为基础,分别计算了6种固体物质的表面张力.结果表明,采用座滴法研究润湿性及固体的表面张力时,表面张力引起的接触角的变化存在着敏感区与非敏感区,当测试液体的表面张力远大于固体材料的表面张力时,表面张力的变化对接触角的影响敏感,用座滴法所计算的固体表面张力数值具有较好的一致性和准确性,因而可以用表面张力较大的纯净液态水作为计算大多数高聚物表面张力的测试液体.实验所获得的固体表面张力数值均大于相关文献给出的计算值,表明目前常用的几种表面张力近似算法存在着计算数值偏小的问题.     

关于接触角的讨论

本文采用不同于某些现行普通物理教材中的方法,讨论了有关接触角的问题,指出教材中关于这一内容论述的不足.     

《毛细管法测液体表面张力系数》实验

《毛细管法测液体表面张力系数》是普通物理热学实验,待测物是水。本文通过对该实验内容的延伸,使实验不仅能测量接触空气时水的表面张力系数,并能测量与水接触时水银的表面张力系数。     

表面张力和接触角对酸液助排率的影响研究

利用不同类型表面活性剂对表面张力和润湿性影响的差异,研究了酸液表面张力、润湿性与助排率的关系.研究中通过测定非离子、氟碳和阳离子三类表面活性剂对酸液表面张力、酸岩接触角和助排率的影响,证明表面张力降低和接触角增加对酸液助排率的影响同样重要,并建立了相应的定量关系式.将上述研究结论应用于高性能助排剂的开发,优化实验表明FX-2、CTAB和OP-8质量比为1∶2∶2复配时,使用质量浓度为800 mg/L,助排率可达90%以上.     

Application of the Zisman Critical Surface Tension Technique to Textile Materials Using Contact Angle Measurements

This is the first one that applies the Zisman critical surface tension technique successfully to textile materials. It was accomplished by carefully determination of the contact angle of fabric. The deviation caused by the porous structure of the fabric will be taken into account. To do so, a Jens equation is applied, and the measured contact angles can be corrected. The surface porosity was determined by measurement and approximate calculation, and the chemical composition of the surface was characterized by means of attenuated total reflection Fourier-transform infrared(FTIR/ATR).     

线张力对接触角影响的理论分析

通过引入“线张力”的概念，分别用力学和热力学的方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件，即对Young方程进行修正．并得到了液滴系统自由能随接触角变化的曲线，从理论上说明在理想固体表面上线张力可以造成液滴接触角的多值现象．结果表明，由液滴形变作用引起的线张力变化是影响接触角测量准确性的一个重要因素．对于深入认识线张力在液滴运动以及滴状冷凝传热过程中的作用有积极意义．     

测定液体表面张力系数实验中的系数误差

通过利用概率统计学方法对实验数据进行了研究,证明在表面张力系数的测量中存在系统误差．     

基于有理函数的高速轧机角接触球轴承接触角曲面拟合

利用有理函数拟合方法,在轴向力和转速变化的条件下对轴承接触角的变化进行曲面拟合,得出函数表达式,并对实例进行了分析。     

毛细管升高法测水的表面张力系数及其修正

对用毛细管升高法测水的表面张力系数的测量方法进行了修正,给出了修正后的测量公式,并以粗细不同的毛细管为实验举例,验证了修正后的测量公式的优越性,消除了实验教学中的疑点。     

基于螺线拟合的高精度接触角测量方法

液滴在表面上的接触角是表征材料表面性能的重要参数,在流体力学、表面化学、医学等学科中具有重要应用。高精度的接触角测量与三相接触点的准确定位和拟合曲线的吻合程度密不可分,因此提出一种新的接触角测量方法。首先,基于Harris角点检测算法实现液滴三相接触点的自动检测,通过角点间的距离进行筛选,在筛选出角点的基础上进行亚像素角点检测,得到精确的三相接触点的位置。其次,针对多项式曲线拟合疏水和超疏水液滴轮廓不准确的问题,使用对数螺线和阿基米德螺线对液滴轮廓进行拟合,并求出拟合曲线在三相接触点处的切线,得到准确的接触角测量值。最后,对多幅液滴图片进行测量验证,结果表明本方法不仅适用于测量静态接触角,还适用于测量动态接触角,且接触角自动测量结果与电子量角器测量结果基本一致。     

表面张力法测定固体在溶液中等温吸附

选用活性炭吸附正丁醇体系进行固体在溶液中的等温吸附实验,用表面张力法测定平衡浓度,并改进了测定表面张力的装置。所设计的实验方法既避免了与前置课内容的重复,又提高了实验精度和实验效率。     

多维空间的立体角

通过对立体角表示的分析,给出了平面角的表示.由此推广到n维空间的立体角的表示,进一步得n维空间整个空间的立体角.     

悬链线张力的倾角测定方法

导出的索道张力的悬链线倾角法测定公式,可用于张力的精确测定,同时对抛物线倾角法的精度问题作了进一步的讨论和分析。