液-固界面接触角的测量实验报告 一、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1 静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图 1。 图 1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图 2 所示。 图 2 接 触 角 假 定 不 同 的 界 面 间 力 可 用 作 用 在 界 面 方 向 的 界 面 张 力 来 表 示 ， 则 当 液 滴 在 固体 平 面 上 处 于 平 衡 位 置 时 ， 这 些 界 面 张 力 在 水 平 方 向 上 的 分 力 之 和 应 等 于 零 ， 这个 平 衡 关 系 就 是 著 名 的 Young 方 程 ， 即 γSG - γSL = γLG·cosθ (1) 式 中 γSG， γLG， γSL 分 别 为 固 -气 、 液 -气 和 固 -液 界 面 张 力 ； θ 是 在 固 、 气 、 液 三 相交 界 处 ， 自 固 体 界 面 经 液 体 内 部 到 气 液 界 面 的 夹 角 ， 称 为 接 触 角 ， 在0o-180o 之间 。 接 触 角 是 反 应 物 质 与 液 体 润 湿 性 关 系 的 重 要 尺 度 。 在 恒 温 恒 压 下 ， 粘 附 润 湿 、 铺 展 润 湿 过 程 发 生 的 热 力 学 条 件 分 别 是 ： 粘 附 润 湿 Wa = γSG - γSL + γLG ≥0 (2) 铺 展 润 湿 S = γSG - γSL - γLG ≥0 (3) 式 中 Wa， S 分 别 为 粘 附 润 湿 、 铺 展 润 湿 过 程 的 粘 附 功 、 铺 展 系 数 。 若 将 (1)式 代 入...
