接触角测试技术及粗糙表面上接触角的滞后性Ⅱ：粗糙不锈钢表面接触角的滞后性

应用躺滴法结合CCD数字影像技术研究粗糙不锈钢表面上的接触角滞后现象.结果表明:随表面粗糙度的增加,前进接触角增大,后退接触角减小,滞后性增加,且以90°的Young接触角为界,前进接触角和后退接触角随表面粗糙度的变化趋势不同;同时滞后性随液相表面张力的增加而增强.这些实验结果和观察与此前提出的滞后张力模型预测一致,实际表面接触角滞后现象的研究对于推动气液相变的诸多子过程的深入理解具有十分重要的意义.     

基于图像处理的沥青表面自由能测试

为了合理地评价沥青粘附性,基于表面物理化学理论,分析了由液固界面接触角确定表面自由能的测试原理,提出了基于数字图像处理的沥青表面自由能测试方法,并确定了图像处理的有效算法.由此提取的液滴边界清晰、定位准确.同时,提出了采用椭圆曲线对液滴边界进行拟合的方法.试验结果表明,椭圆曲线与液滴边界像素点非常吻合,很好地表征了液滴...     

接触角滞后现象的理论分析

通过引入“滞后阻力”的概念,分别用力学方法和热力学方法导出固体表面上液滴平衡时接触角应满足的条件;定性地给出了表面湿润性和前进接触角与后退接触角同表面粗糙度的关系,分析了前进接触角和后退接触角的物理意义;由此给出了接触角滞后现象的一种合理解释．本的研究为汽液相变传热过程中的沸腾核化、临界热负荷、最小热流密度、珠状凝结等现象的深刻认识,开拓了新的思路,传统研究中对粗糙度影响的复杂定量化测量描述也可转化为用接触角单一参数表征和描述的简化方法．因此本的认识对研究沸腾和凝结传热有重要的现实意义．     

接触角测试的量高法的适用范围

量高法是接触角测试的一种简便的测试方法,在工程和研究中得到广泛应用。该方法基于液滴的球形假设,决定其仅有有限的适用范围。通过数值模拟的方法研究量高法所引起的接触角偏差,从而考察量高法的适用范围并给出接触角修正的方法。研究发现:采用量高法计算的接触角与真实接触角有很大的偏差,这种偏差在超疏水表面上的接触角测量中尤为明显,可达20°;偏差范围决定于液滴的性质、表面的润湿性能和液滴的体积,液体表面张力小、接触角大和液滴体积大将导致大的偏差。在超疏水或超疏油表面研究中,为精确表征表面的润湿性能,需要对量高法进行偏差修正,提出了一种用于偏差修正的方法,通过该方法可精确确定出真实接触角。     

水银与固体电介质表面的接触角测量方法研究

接触角是最方便、应用最广泛的表征固体表面的标准方法之一。简单介绍了固液接触的基本理论以及接触角各种主要的测量方法，包括躺滴和悬泡接触角测量方法、Wilhelmy吊片法等，进而通过实验叙述了水银与固体电介质表面接触角的测量步骤等。     

固液界面接触角的微观理论

应用非均匀流体的平均场局域密度泛函理论,计算了固液界面的接触角,揭示了接触角与分子间作用势的关系.简要地整理了研究流体界面的平均场局域泛函理论.     

微波等离子体处理对竹材表面接触角的影响

采用微波等离子体(MWP)对竹材进行了表面处理,测定了处理前后甘油和脲醛树脂胶在其表面的接触角,以此评价竹材表面改性的效果.结果表明:随MWP处理时间延长和试件距反应腔距离减小,竹材表面接触角呈降低趋势;竹材试件距反应腔距离40mm时,用甘油作测试液体在接触15 s时测试,MWP处理30 s即可将竹材表面接触角降低49%～59%;甘油所测竹材表面接触角较脲醛树脂胶所测值低,测试液滴到样品上15 s所测竹材表面接触角较5 s时低;在经等离子体处理后,砂光与否对竹材的表面性能影响不大,砂光后再经等离子体处理,比直接进行等离子体所得到的改性效果稍好.     

润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法（Ⅰ）

设计了一种在有限液固界面上润湿性的表征体系,建立了在该系统中固相表面张力γsg和液固界面张力γsl的表达式。结果表明,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl可以通过液相表面张力γlg和接触角θ求解,γsg=γlg是液相在固相表面完全润湿的临界条件。在此基础上,推导出液相在无限固相表面上液固界面张力γsl的表达式,表明γsl仅仅是液相表面张力γlg和接触角θ的函数;其数值范围为：O≤γsl≤γlg。因此,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl均可以通过液相表面张力vlg与接触角θ直接求解。推导出液相在固相表面上粘附功Wn的表达式,该结果与Dupre方程一致。     

H62黄铜疏水表面的制备及疏水机理研究

采用三氯化铁和盐酸溶液刻蚀H62黄铜表面,得到了一层由梯田状台阶结构及平均孔径为(6.2-8.3) μm的蚀坑组成的阶层结构.该表面与水滴的表观接触角最大为131.8(°),接触角滞后为5.6(°).研究了不同刻蚀时间对表面疏水性的影响,结果表明刻蚀时间对表面阶层结构的形成和水滴在该表面的接触角有重要的影响.随着刻蚀时间的增加,表面逐渐形成台阶结构并且边缘趋于规整,接触角不断增大;当台阶结构消失时,接触角随之变小.初步分析了这种阶层结构的形成机制,用Wenzel理论、Cassie理论及有限液-固界面理论对表面的润湿性进行了分析.结果表明,有限液-固界面理论在表征粗糙表面润湿性方面更具有合理性.     

浮选固液界面性质的表征技术研究进展

浮选是发生在固、液、气三相界面的物理化学过程,其界面性质影响矿物颗粒的分选效果,尤以固液界面的影响更为显著。因此,分析浮选药剂与矿物表面的界面作用是强化浮选过程的重要途径。本文综述了耗散型石英晶体微天平、原子力显微镜、表面力仪、和频振动光谱以及分子动力学模拟等表征技术在固液界面性质研究中的应用,从宏观到微观尺度分析浮选药剂与矿物表面的界面作用及空间匹配机制,分析各种表征手段的特点及优势。为深入研究浮选固液界面性质,未来可结合多种先进测试技术,发展多功能表征仪器,从多角度精确解析界面间相互作用及其性质变化。     

犁铧钢仿生表面对水接触角的研究

为了提高犁铧钢表面对水的接触角,利用电子显微技术采集荷叶表面微观形貌,运用图像边缘Sobel算子提取其特征,在犁铧钢表面进行仿荷叶表面微观形貌的激光刻蚀处理。单因素试验中,激光刻蚀各因素对犁铧钢与水接触角的影响满足二次曲线规律变化,确定了接触角提高的范围。通过正交试验,建立了接触角与各因素间的回归模型,确定了最优工艺参数组合,即图像阈值为125、图像比例为29%和电流为13.3A,其最优接触角为75.50°。     

阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附机制

目的将热力学数据与动力学知识及结构信息相结合,概述离子型表面活性剂在二氧化硅固-液界面上的吸附过程。方法通过阐述阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附热力学数据与其动力学研究结果,介绍表面活性剂在固-液界面上的吸附机制及模型建构。结果阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附机制主要受浓度、界面性质、吸附等温线、表面活性剂链长、表面电荷等因素的影响。结论表面活性剂在基质上形成的离散聚集体及形貌会影响其在固-液界面上的吸附形态,同时提出了可能的吸附机制。     

薄板毛细渗透法测定粉体接触角和表面能成分

研究了用薄板毛细渗透技术测定氢氧化镁粉体表面改性前后的接触角和表面能的成分,基于不同探针液体的接触角获得的氢氧化镁固体表面能的成分彼此一致.由于改性氢氧化镁的表面能大大降低,致使除1溴代萘外的多种探针液体不能与其发生毛细渗透,即接触角>90°.依据1溴代萘的接触角可以求得改性氢氧化镁表面能的非极性成分,但要获得极性成分,尚需寻找表面张力更低的探针液体.     

基于液滴局部轮廓的接触角测量方法

为了实现超疏表面上液滴的接触角测量,提出了基于液滴局部轮廓的接触角测量方法,通过超疏水表面的接触角测量实验对所提出的测量方法进行了验证。结果表明:基于液滴局部轮廓的接触角测量方法能有效稳定地测量出超疏水表面上的液滴接触角值;实施提出的接触角测量方法时需要测量点均布在液滴高度的2/5范围内的液滴轮廓上;基于液滴局部轮廓的接触角测量方法中接触点的选择误差对接触角测量结果的影响是可控的。可见基于液滴局部轮廓的接触角测量方法可用于表征表面的润湿性能。     

接触角法研究聚合物表面的酸碱性质

应用测接触角的方法研究了一组共聚物(MMA-Co-4Vp)的表面酸碱性质及其变化规律,应用“单极性”理论及其数据处理方法,定量求得了各共聚物表面的酸碱表面自由能参数(r_8~+,r_3~-)以及表面自由能的色散分量 r_s~(LW)。     

基于薄层毛细渗透技术的水泥和矿物掺合料动态接触角测定

为表征水泥和矿物掺合料与水的润湿性,采用薄层毛细渗透方法对水与不同水化时间的水泥净浆粉末及粉煤灰、矿渣粉、硅灰粉等矿物掺合料粉体的动态接触角进行了测试.结果表明,选用无水乙醇做参比液,水与水泥颗粒粉末表面的初始相对动态接触角约56°,随着水化的进行,动态接触角逐渐降低,最终稳定在(22±1)°.水在粉煤灰粉体和矿渣粉体表面的相对动态接触角分别为56°~60°和53°~63°,在硅灰粉体和CaCO3粉体表面的相对动态接触角分别约为43°和70°.就亲水性而言,由强到弱的顺序依次为:硅灰、水泥、粉煤灰、矿渣粉、CaCO3.水化水泥浆体粉末与水的接触角随水化进行逐渐减小并最终趋于恒定.     

固-液接触角对池内核态沸腾换热特性的影响

摘要： 在考虑固-液接触角影响的半理论沸腾换热模型的基础上,将沸腾换热特性表达为过热度、固-液接触角和物性参数的函数;通过图解法推导出考虑固-液接触角影响的沸腾换热特性的预测关系式;利用无壁面毛细力影响的平坦金属表面或金属表面镀膜加热面在不同饱和压力条件下的饱和水实验数据,获得了适用于不同饱和压力和     

液滴图片数字化引起的超疏表面接触角测量误差模拟研究

液滴在表面上的接触角是衡量表面润湿性能的一个重要指标,近年来在超疏水表面研究领域得到广泛应用。目前接触角测试主要采用座滴法在获取液滴数字图片的基础上对液滴轮廓进行直接测量或拟合得到;数字图片的离散性决定了接触角测试结果具有一定误差这一误差在液滴偏离球冠形状的情况下(例如:超疏水/油表面接触角测量)会变得较为严重。拟采用数值模拟分析方法研究由液滴数字图片决定的超疏水/油表面接触角测量误差随液滴参数和表面性能的变化规律。通过模拟发现,接触角测量误差随着接触角的增大而增大;采用大体积液滴进行测量会带来较大的接触角误差;而密度大或表面张力小的液体带来的误差较太。为实现接触角误差的控制,在采用小体积液滴的同时,可以通过悬滴法进行测试,此时误差可控制在仪器误差限范围之内。     

基于晶格Boltzmann方法研究微液滴形变中接触角

接触角是常见的自然现象,是液体对固体表面浸润的结果,通过测量接触角可以判断固体表面亲疏液体的性质。从热力学自由能理论出发,采用基于化学势的多相流晶格Boltzmann方法研究表面上微小液滴形变中的接触角变化。通过设置不同的化学势来改变固体表面的亲疏液体性质,模拟计算中既有落在固体表面之上的液滴,也包括悬挂在固体表面下方的液滴。在忽略重力作用的情况下,模拟得到的接触角与球冠法的理论预期一致,并且液滴的接触角可以通过表面化学势线性调节。在考虑重力作用的情况下,虽然不同大小的液滴发生了明显的不同程度的形变,但是模拟计算所得的接触角保持不变,验证了微观接触角与重力无关的理论。     

Gemini表面活性剂在固液界面的吸附

介绍了一类新型表面活性剂-Gemini表面活性剂，综述了Gemini表面活性剂在固液界面的吸附。