表面張力與潤(rùn)濕性的關(guān)系

潤(rùn)濕是一種物理現(xiàn)象，通常是一相在另一相的表面進(jìn)行覆蓋的過(guò)程。潤(rùn)濕性的好壞決定于兩相的表面張力，比如固體-液體相，只有液體的表面張力低于固相的表面張力時(shí)，潤(rùn)濕才可以發(fā)生。表面張力越小，潤(rùn)濕性能越好。液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長(zhǎng)度分界線相互作用的拉力。表面張力的形成同處在液體表面薄層內(nèi)的分子的特殊受力狀態(tài)密切相關(guān)。在生產(chǎn)過(guò)程如果需要提升產(chǎn)品的潤(rùn)濕性，必須通過(guò)降低液體的表面張力來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常加入少量的表面活性劑就可以起到降低表面張力的效果。

什么是表面張力？

界面張力，也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力。在數(shù)值上與比界面能相等。固體表面與空氣的界面之間的界面張力，就是固體表面的自由能。固體表面不同的材質(zhì)，其表面自由能不同，金屬和一般無(wú)機(jī)物表面的能量在100mN/m以上，稱(chēng)為高能表面；塑料等有機(jī)物表面的能量較低，稱(chēng)為低能表面。界面張力，也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力。在數(shù)值上與比界面能相等。液體與另一種不相混溶的液體接觸，其界面產(chǎn)生的力叫液相與液相間的界面張力。液體與固體表面接觸，其界面產(chǎn)生的力叫液相與固相間的界面張力。液體的表面張力，就是液體表面的自由能。固體表面與空氣的界面之間的界面張力，就是固體表面的自由能。固體表面不同的材質(zhì)，其表面自由能不同，金屬和一般無(wú)機(jī)物表面的能量在100mN/m以上，稱(chēng)為高能表面；塑料等有機(jī)物表面的能量較低，稱(chēng)為低能表面。

如何測(cè)量表面張力

由張力計(jì)進(jìn)行的表面張力和界面張力的測(cè)量是基于探針與兩種流體界面的相互作用的力測(cè)量。可以通過(guò)確保在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前將探針的大部分浸沒(méi)在光相位中，像表面張力測(cè)量一樣執(zhí)行界面張力測(cè)量。

在這些實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)探頭掛在天平上，并與測(cè)試的液體界面接觸。當(dāng)探針與液體表面相互作用時(shí)，平衡所經(jīng)歷的力可以用來(lái)計(jì)算表面張力。在這種情況下存在的力取決于以下因素：探針的尺寸和形狀、液固相互作用的接觸角和液體的表面張力。探針的尺寸和形狀易于控制。接觸角控制為零（*潤(rùn)濕）。這是通過(guò)使用高能表面的探針來(lái)實(shí)現(xiàn)的。注意探針由鉑/銥合金制成，確保*潤(rùn)濕和容易和可靠的清潔。力測(cè)量的數(shù)學(xué)解釋取決于所用探針的形狀。通常使用兩種類(lèi)型的探針金屬棒也可以用來(lái)限制液體樣品體積。

接觸角與表面粗糙度

表面的化學(xué)和地形特性在許多不同的應(yīng)用和過(guò)程中是重要的參數(shù)，其中潤(rùn)濕和粘附行為需要優(yōu)化。潤(rùn)濕性可以通過(guò)測(cè)量基底與給定液體的接觸角來(lái)研究。

該圖顯示了理想和真實(shí)表面上的液滴。在理想表面上，并且測(cè)量的接觸角等于年輕接觸角（上圖）。在實(shí)際表面上，實(shí)際接觸角是與液體-蒸汽界面的切線和固體）的實(shí)際局部表面之間的夾角。然而，測(cè)量的（表觀）接觸角是宏觀上觀察到的液-氣界面的切線和代表表觀固體表面的線之間的夾角。

粗糙度與與濕潤(rùn)性之間的關(guān)系

增加表面粗糙度會(huì)增強(qiáng)由表面的化學(xué)引起的潤(rùn)濕性。例如，如果表面是化學(xué)疏水性的，當(dāng)添加表面粗糙度時(shí)，它將變得更疏水。