接觸角測(cè)量?jī)x中接觸角的由來(lái)

托馬斯 楊是在研究毛細(xì)流動(dòng)體系時(shí)，產(chǎn)生了接觸角的概念。 毛細(xì)流動(dòng)體系是三相體系，包含固相、液相和另一種流動(dòng)相（氣相或另一種液相）。對(duì)于這樣的體系中的毛細(xì)流動(dòng)靜驅(qū)動(dòng)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(shí)，就產(chǎn)生了液體-流體（ 液/氣）界面取向的力不平衡，這是因?yàn)槭顾尸F(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(shí)，可以認(rèn)為接觸角時(shí)物質(zhì)固有的常數(shù)，它僅僅依賴于三個(gè)相組成的本質(zhì)，與物質(zhì)存在量的多少無(wú)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(dá)成的熱力學(xué)平衡。達(dá)成平衡時(shí)，三相的化學(xué)勢(shì)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(shí)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(shí)驗(yàn)測(cè)量的）熱力學(xué)平衡（equilibrium thermodynamic）接觸角。根據(jù) Young‘s 方程，對(duì)于一給定的體系熱力學(xué)上的接觸角 (q₀) 應(yīng)該只有一個(gè)，也即是一定值。這個(gè)wei一定值是表面理想化下得出的，并不是接觸角測(cè)量?jī)x實(shí)際測(cè)量出來(lái)的真實(shí)數(shù)值。

二百多年來(lái)，接觸角已經(jīng)成為衡量潤(rùn)濕行為的重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，托馬斯楊方程也是潤(rùn)濕領(lǐng)域的基本的理論之一。接觸角測(cè)量?jī)x也隨著材料科學(xué)的發(fā)展，成為了材料實(shí)驗(yàn)室*的實(shí)驗(yàn)室儀器。今年4月，中國(guó)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(huì)在以后的文章中探討。
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