接觸角測量儀中接觸角的由來

托馬斯 楊是在研究毛細流動體系時，產(chǎn)生了接觸角的概念。 毛細流動體系是三相體系，包含固相、液相和另一種流動相（氣相或另一種液相）。對于這樣的體系中的毛細流動靜驅(qū)動力是由界面張力、三相界面幾何形狀和三相邊界線上固體表面幾何形狀三種基本量控制的。當(dāng)液體與第二流體相（氣相）和固體表面接觸時，就產(chǎn)生了液體-流體（ 液/氣）界面取向的力不平衡，這是因為使它呈現(xiàn)出在固體表面的特征平衡取向的狀態(tài)，這就是接觸角的產(chǎn)生，也成為接觸角效應(yīng)。平衡時，可以認為接觸角時物質(zhì)固有的常數(shù)，它僅僅依賴于三個相組成的本質(zhì)，與物質(zhì)存在量的多少無關(guān)。

從熱力學(xué)的角度出發(fā)，接觸角的值取決于體系中三相達成的熱力學(xué)平衡。達成平衡時，三相的化學(xué)勢應(yīng)相同。如果把固/氣界 面的界面能表示為 γSV ，固/液界面的界面能表示為 γSL，液／氣界面的界面能（即界面張力）表示為 γ，這樣就可寫出如下的方程式它表示水平方向作用力的總和，在平衡時必須滿足等于 0 的條件：

g SV −g SL −g cosq₀ = 0

這就是著名的楊方程 （Young Equation）這里的q₀是（實驗測量的）熱力學(xué)平衡（equilibrium thermodynamic）接觸角。根據(jù) Young‘s 方程，對于一給定的體系熱力學(xué)上的接觸角 (q₀) 應(yīng)該只有一個，也即是一定值。這個wei一定值是表面理想化下得出的，并不是接觸角測量儀實際測量出來的真實數(shù)值。

二百多年來，接觸角已經(jīng)成為衡量潤濕行為的重要實驗數(shù)據(jù)，托馬斯楊方程也是潤濕領(lǐng)域的基本的理論之一。接觸角測量儀也隨著材料科學(xué)的發(fā)展，成為了材料實驗室*的實驗室儀器。今年4月，中國科技大學(xué)的科學(xué)家*從力學(xué)角度重新解釋了托馬斯楊方程，我們會在以后的文章中探討。
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