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超疏水表面的两种接触角测量方法比较

2020年04月23日 点击:

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现阶段科学研究对超疏水表面表征的需求呈日益增长的趋势。而可靠性和重复性是这些测量的关键因素。接触角测试是超疏水表征的常用方法,而静态接触角是其中最为常用的测试方法。另外,对于超疏水特性的研究,前进角和后退角在某些实验中同样需要被测试。

超疏水表面的接触角测试,如同其字面的定义,由于疏水性的关系,水滴宁愿附着在针上,而不是附着在样品表面上,因此测试非常具有挑战性。

静态接触角不易受到磨损度的影响

在超疏水表面开发中,耐久性的评估是挑战之一。因此,测试人员通常需要进行不同类型的磨损测试以评估其耐久性。静态接触角测量是经常被采用的方法,但是它无法提供太多磨损影响的信息,原因是超疏水表面的前进角太高,静态接触角不易受到磨损的影响[1]。

类似的例子在涂有超疏水表面的纤维测试中得到了验证。记录静态接触角和接触角滞后与洗涤次数的关系。从曲线上观察发现,在60个洗涤周期中静态接触角始终保持较高的值,约为150°。而接触角滞后在20个洗涤周期左右就开始迅速增加,在60个洗涤周期后达到60°[2]。

推荐使用全自动进样方式,对超疏水表面进行评估


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建议使用针法测量接触角。在这种方法中,将一个非常细的不锈钢针靠近表面。滴液速率设置为低值,以减少由液体流动引起的动态影响。只要液滴与表面之间的接触线一直在移动,就持续进行滴液,最终测得前进角。同样地,将液体抽回针头,记录液滴与表面的接触线开始收缩时的角度,可以测得后退角。 
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[1] X. Tian, T. Verho, and R.H.A. Ras, ”Moving superhydrophobic surfacetoward real-world applications”, Science 352 (2016) 142.
[2] Zhao, Y., Xy, Z., Wang, X. and Lin, T.,”Photoreactive azido-containing silica nanoparticle / polycation multilayers: Durable superhydrophobic coating on cotton fabrics”, Langmuir 28 (2012) 6328.