哪些因素会影响接触角值的变化？

1. 危害表面张力的要素

表面张力是一用于考量一液态在一固态表面的润滑性（溶合性）的主要参数，其标值尺寸在于液态和固态表面的特点（特性）。

对表面张力标值尺寸能造成立即危害的液态特性关键包含溶液的外型支撑力，及其造成外型支撑力的分子结构相互作用力的实质，如正负极（polar）和非极性（disperse）相互作用力的双组分。倘若液态是一多组分系统软件（如建筑涂料），液态的外型支撑力一样平时展现時间借助性（动态性外型支撑力），也就是外型支撑力会由于時间产生变化（一样平时是随時间着陆），这会导致表面张力也伴随着時间产生回应的变化（伴随着液态外型支撑力的减少，表面张力减少）。

决策表面张力尺寸的另一因素是固态表面的特性。这儿所说的特性可以有不一样的范围：

1. 1. 固态表面的外型活化能（surface free energy SFE）以及分子结构相互作用力的实质，如正负极和非极性相互作用力的双组分。可以觉得固态表面的外型活化能是由其分子结构功效力的大小和实质及其分子结构在外型的排序、构造所确定的；针对一给出的固态外型，其外型活化能标值也该是给出的。但固态外型与液态外型不一样，后者几乎一瞬间可以做到均衡，而固态外型由于发生的主题活动遭受限制，在真实中难以做到真真正正的意义上的平衡态。固态外型伴随着時间的松散，从理论上讲，也会危害表面张力的标值，而实际中这一点也常常可以被观查到。

   2. 固态表面的其他特性。除开以上提及的分子结构相互作用力的实质，一些其他的物理学、有机化学特性也会导致触碰角的大小。他们包含：

      1. 固态表面的整平、光滑性（smoothness），或是用其对立来考量，也即外型的表面粗糙度（roughness）。表面粗糙度可以是混乱的（stochastic）外型凸、凹的遍布，还可以是明确的、尤其很是井然有序的、标准的多孔结构遍布，这种特点的规格可以是μm或纳米技术量级的。

         外型的表面粗糙度可能对液态在固态表面的表观表面张力（apparent contact angle）造成危害。表观表面张力就是指根据一样平时的（宏观经济）表面张力精确测量技术性（包含电子光学法和称重法）观察、测出的表面张力标值，也就是大家能根据短视频电子光学测量方法得到的标值。表观触碰角的大小在较大水平上遭受出液与固态外型产生的三相触碰线/附近（three phase conatct line / circumference）的危害：倘若外型是尤其很是整齐的、光洁的，那麼三相触碰线在溶合全过程中不容易遇到一切阻碍（retention / pinning），出液最后将做到其回应的热学平衡态，展现的（均衡）表面张力也只由液态和固态表面的分子结构相互作用力的实质所决策，如许的表面张力也称之为陈氏表面张力（Young’s contact angle）（见图1）。

         图1：热学平衡态下的页面相互作用力和表面张力

         陈氏表面张力只与液态的外型支撑力 γlvγlv , 固态表面的外型活化能 γsvγsv 和固态外型与溶液触碰产生的固/液-页面的表面张力 γslγsl 相关（参照图1中的Young’s Equation）。

         倘若固态外型展现出规格充裕大的表面粗糙度，三相触碰线在溶合全过程中便会遇到不光滑构造的阻碍（pinning），使其没法一直超越停滞不前、做到热学平衡态。在这样的情况下，出液在固态外型产生的表观表面张力就不会再是一匀速运动值，反而是可在某一范畴内起伏，详尽的标值尺寸在于出液的三相触碰线产生的方法和历经（drop creation history）。这一迹象被称作表面张力的滞后效应（contact angle hysteresis，CAH）。针对如许的固态外型，只精确测量一个表面张力的值并不可以完备地叙述其湿润行为，而应当根据精确测量前行表面张力、倒退表面张力和滚动角（sliding angle）来表现（见图2）。

         图2：前行表面张力、倒退表面张力（图中）和滚动角α（下面的图）

         倘若造成固态外型表面粗糙度的多孔结构尤其很是邃密，规格在亚微米或纳米技术量级，并且固态原材料与液态的表面张力值也是在90度以上，这时事先辈入到多孔结构内的气体将不容易被液态挖走，反而是被液态围住而停留在多孔结构内，具有填补多孔结构航线的功效，进而产生气体和固态外型相交叉式的复合型外型。气体的存有将进一步发展表观表面张力的标值，可以说，一切水的表观表面张力超过120度的固态外型，都存有如许的多孔结构，是一气体和固态原材料产生的复合型外型，观察到的表观表面张力值可以觉得是液态在固态外型和气体外型的表面张力的某一占比均值（水在气体外型的表面张力值被觉得达到180度！）。纯天然界的荷花叶，和近年来制取的超疏水性外型均是如许的事例。

         在涂料工业，生产制造具备不光滑外貌外型的一典型性技术性是应用暗淡无光建筑涂料（matte paint）。在非常简单的情形下，可根据在建筑涂料中加上一些固态的、尤其的消光剂（matting agent），这种消光剂在通过建筑涂料干躁工艺流程后会做为微不足道的肉疙瘩外露在建筑涂料外型（见图3），因为在干躁流程中由于有机溶剂蒸发和粘胶剂的硬底化衰老会造成建筑涂料的容积收拢。消光剂颗粒物的尺寸决策了外型外貌的规格。

         图3： 混乱的外型凸、凹外貌遍布，根据在建筑涂料中加上消光剂颗粒物产生。

         根据挑选适宜的消光剂颗粒物，建筑涂料基材和黑色素容积浓度值就可以操纵镀层外型的表面粗糙度，进而操纵水珠在获得的外型上的表面张力尺寸。选用这些办法可以得到水表面张力在140度以上的（超）亲水性外型。

      2. 固态表面的有机化学特性遍布不均衡性（chemical inhomogeneity）：这儿的有机化学特性就是指有机化学构成。由于各种原因缘由，固态表面的有机化学构成遍布可以展现出不均一性：这可以是制作全过程导致的，可以是相断离造成的，可以是清理不完全留有的，还可以是被环境污染（残渣）而致等。有机化学特性遍布的不均衡性对表面张力造成的危害在毫无疑问水平上可以与外型表面粗糙度相比较：不一样的有机化学成分与液态的相互作用力也不一样，相互作用力极强的成分将对出液具有銷住（pinning）效用，阻碍它溶合到均衡情况。因此有机化学特性遍布的不均衡性将一样地造成表面张力的滞后效应，扩张可展现的表观表面张力的标值范畴。

   3. 溫度和气体的环境湿度不经意候也会导致触碰角的大小。但倘若溫度或环境湿度的变化范畴并不是非常大，一样平时状况下，对表面张力造成的危害也不会非常大。

从上边的探讨可以看得出，针对建筑涂料这类外型，表面张力不仅与建筑涂料的有机化学构成相关，也与外形的光滑度相关。在统一涂料配方中加上不一样的黑色素，不仅更改了建筑涂料的有机化学构成，也很有可能更改镀层外型的表面粗糙度。此外黑色素有可能优先选择集聚在镀层外型，这将更多方面上导致外型特性的更改。因此加上不一样的黑色素获得的镀层外型，很有可能展现出不一样的表面张力。

2. 精确测量表观表面张力的实际意义

上边也提及，陈氏表达式只适用理想化的固态外型。后者就是指光洁、整平、匀称、无孔隙度及其不与所触及的液态起一切化学变化，也不会产生汲取/渗入等功效的外型。这儿的匀称既就是指有机化学特性（如有机化学构成），也就是指物理属性（如趋向、排序、有序化等）的匀称。这种标准对一固态外型明确提出了很高的规定，是大部分通常的试品所不能做到的。因此在通常的固态外型上观察到的（也即精确测量到的）表面张力被称作表观表面张力（apparent contact angle）。表观表面张力并不肯定是液态/固态外型构成的系统软件参量，换句话说，统一液态在由统一原材料制做的固态外观上可以有不一样的表观表面张力，因为其标值不仅与原材料相关，也与外形的一些其他特性相关。这种特性包含外型的光洁水平，整平水平，几何图形/外部经济外貌，分子结构排序趋向，对液态的吸水性，透水性等。此外表观表面张力也很可能与出液的产生方法相关。在这儿大家清除了液态与固态外型产生一切化学变化的概率，因为其对实际效果的危害也是不言而喻的。因此更准确地讲实际精确测量全过程中得到的表观表面张力是一外型多种多样特性的合理主要参数，表现着实际外型对某一液态的湿润特性。

以上的探讨非常容易使人造成一种蒙蔽的觉得或盘根错节的印像：在这样的情况下，精确测量出液在固态表面的表面张力有多少使用价值，能给予是多少信息内容？回答非常简单：这恰好是大家所期待的，因为这恰好是大家的真实的世界里所造成的、观察到的，自然也就是大家科学研究、精确测量的目地。倘若相反假定一种精确测量技术性获得的的确是真真正正的陈氏表面张力，那麼大家还得想到一种方法（例如根据基础理论或实体模型），促使可以从陈氏表面张力得到表观表面张力，因为大部分状况下大家更在意的是后者的值。

倘若说上边的陈氏表达式把陈氏表面张力与理想化情况下的页面相互作用力联络在一路，那麼表观表面张力在毫无疑问水平上根据一样的陈氏表达式把表观表面张力与表观情况下（也即具体情况下）的页面相互作用力及其其他的影响因素（这二者还可以合起來做为表观页面相互作用力来对待）联络在一路，而这恰好是许多实际工作中所有必要的。根据精确测量液态在固态表面的表面张力等湿润行为，可以间接性得到固态表面的（表观）外型活化能信息内容，表现固态外型各种各样可导致其湿润行为的主要参数。

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