接觸�(contact angle)是指在固、液、氣三相交界�,自�-液界面經(jīng)�(guò)液體�(nèi)部到�- 液界面之間的夾角�
若�<90°,則固體表面是親水性的,即液體較易�(rùn)濕固�,其角越�,表示潤(rùn)濕性越好;若θ�90,則固體表面是疏水性的,即液體不容易潤(rùn)濕固�,容易在表面上移�(dòng)。至于是否液體能�(jìn)入毛�(xì)�,這�(gè)還與具體液體有關(guān),并非所有液體在較大夾角下完全不�(jìn)入毛�(xì)管�
�(rùn)濕過(guò)程與體系的界面張力有�(guān)。一滴液體落在水平固體表面上,當(dāng)�(dá)到平衡時(shí),形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式(Young Equation�:
γs,g = γs,l + γg,l×cosθ
由它可以�(yù)�(cè)如下幾種�(rùn)濕情況:
1)當(dāng)θ=0,完全潤(rùn)��
2)當(dāng)θ�90°,部分潤(rùn)濕或�(rùn)濕;
3)當(dāng)θ=90°,是�(rùn)濕與否的分界��
4)當(dāng)θ�90°,不�(rùn)��
5)當(dāng)θ=180°,完全不�(rùn)��
毛細(xì)�(xiàn)象中液體上升�
下降高度h。h的正�(fù)表示上升或下��
浸潤(rùn)液體上升,接觸角為銳�;不浸潤(rùn)液體下降,接觸角為鈍��
上升高度h=2*表面張力系數(shù)/(液體密�*重力加速度g*液面半徑R��
上升高度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸�/(液體密�*重力加速度g*毛細(xì)管半徑r��
�(rùn)濕性問(wèn)題與采礦浮選、石油開(kāi)�、紡織印染、農(nóng)藥加�、感光膠片生�(chǎn)、油漆配方以及防�、洗滌等都有密切�(guān)��
接觸角現(xiàn)有測(cè)試方法通常有兩�:其一為外形圖像分析方�;其二為稱重法.后者通常稱為�(rùn)濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用廣�,�(cè)值直接與�(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法.
外形圖像分析法的原理�,將液滴滴于固體樣品表�,通過(guò)顯微鏡頭與相�(jī)獲得液滴的外形圖�, 再運(yùn)��(shù)字圖像處�和一些算法將圖像中的液滴的接觸角�(jì)算出�(lái).
�(jì)算接觸角的方法�?;谝惶囟ǖ臄?shù)�(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過(guò)�(cè)量特定的參數(shù)如寬/高或通過(guò)直接擬合�(lái)�(jì)算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)�,可用來(lái)�(zhǔn)確地描述一軸對(duì)稱的液滴的外形輪廓,從而計(jì)算出其接觸角�
紙張的接觸角�(cè)量可參照 Tappi T 558�(zhí)��
煙用紙張的接觸角可參照我�(guó)制煙行業(yè)的行�(yè)�(biāo)�(zhǔn)YC/T 424-2011“煙用紙表面�(rùn)濕性能的測(cè)� 接觸角法”執(zhí)��
任何兩相物體相接處時(shí),接觸面的表面張力就表現(xiàn)為界面張力。用表示�
�(dāng)氣體在水中固體表面附著并�(dá)到平衡時(shí),任意兩相之間的界張�
可以看出,當(dāng)3�(gè)力達(dá)到平衡時(shí),有如下的平衡方程式,即�
固氣= 固液+ 液氣
式中,固�、液氣和固液分別為固-�、和�-液界面的表面張力(或表面自由能);為接觸�。這一平衡狀�(tài)方程式楊氏在1805年去�?shù)?,稱為楊氏方��
上式表明,接觸角式三�(gè)相界面自由能的函�(shù),它既與礦物表明性質(zhì)有關(guān),也與液�、氣相的界面性質(zhì)有關(guān)。凡是恩能夠因其任何三相界面自由能改變的因素,都額可以影響礦物表面的�(rùn)濕��
接觸角度量與礦物可浮性的�(guān)�。根�(jù)楊氏方程,由θ的大小,可以度量不同礦物�(rùn)濕程度的高低� �(dāng)θ<90°,固�>液氣,液滴被拉開(kāi),沿礦物表面展開(kāi),礦物表面被�(rùn)�,表�(xiàn)為親��
�(dāng)θ>90°,固�< 液氣,液滴收縮,沿礦物表面聚集成珠狀,礦物表面不易被�(rùn)濕,表現(xiàn)為疏��
θ=90°,cosθ=0,規(guī)定為疏水表面與親水表面的分界線。當(dāng)θ=0,cos θ=1,固體被液體完全�(rùn)��
�(dāng)θ=180°,cosθ =-1,液滴對(duì)固體完全不潤(rùn)��
即接觸角愈大,cos θ愈小,其可浮性愈好。并且cos θ值介�-1~1之間,于是對(duì)礦物的潤(rùn)濕性與可浮性的度量定義�
�(rùn)濕�=cosθ
可浮�=1-cosθ
接觸角與礦物可浮性之間的�(guān)系式:接觸角愈大,cos θ值就愈小,其�(rùn)濕性愈�,則可浮性愈好;反之,接觸角愈小,cos θ值就愈大,其�(rùn)濕性愈�(qiáng),則可浮性愈��
礦物接觸角可以測(cè)�,下表列出了部分礦物的接觸角�(cè)定�,依�(jù)接觸角可大致判斷各種礦物的天然可浮性�
部分礦物接觸角測(cè)定值:
礦物名稱
接觸�/(°)
礦物名稱
接觸�/(°)
�78黃鐵�30
�,�64方解�20
閃鋅�46�,�0~4
�,�41�,母約0
另外�(jī)械上常指軸承接觸角:
在球軸承�,球與內(nèi)外圈溝道的接�,一般各為一�(diǎn)。接觸點(diǎn)連線沿溝道法線并且通過(guò)球中�。外部負(fù)荷則沿著該直�,由一�(gè)套圈傳遞至另一�(gè)套圈,因�,人們稱之為軸承壓力線,并將壓力線與徑向平面之間的二面角稱為壓力��
在滑�(dòng)軸承�,是指軸頸與滑動(dòng)軸承的接觸面所�(duì)的圓心角。接觸角不可太大也不可太�。接觸角太小�(huì)使滑�(dòng)軸承壓強(qiáng)增加,嚴(yán)重時(shí)�(huì)使滑�(dòng)軸承�(chǎn)生較大的變形,加速磨�,縮短使用壽命;接觸角太�,會(huì)影響油膜的形�,得不到良好的液體潤(rùn)�。試�(yàn)研究表明,滑�(dòng)軸承接觸角的極限�120°。當(dāng)滑動(dòng)軸承磨損到這一接觸角時(shí),液體潤(rùn)滑就要破壞。因此再不影響滑�(dòng)軸承受壓條件的前提下,接觸角愈小愈好。從摩擦力距的理論分析,�(dāng)接觸角為60°�(shí),摩擦力矩小,因此建�,對(duì)�(zhuǎn)速高�500r/min的滑�(dòng)軸承,接觸角采用60°,轉(zhuǎn)速低�500r/min的滑�(dòng)軸承,接觸角可以采用90°,也可以采用60°�
由于其摩擦力矩小所以在工程建設(shè)中廣泛運(yùn)用于防水分項(xiàng)工程,在防水分項(xiàng)工程底基層施工時(shí),地面與墻面的接觸角通常做成R角形狀以達(dá)到防水的作用�