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動(dòng)態(tài)接觸角描述的是液滴在運(yùn)動(dòng)表面上的接觸角。它不是一個(gè)固定的值,而是一對(duì)值:前進(jìn)角:當(dāng)表面推開液滴(或液滴向前鋪展)時(shí),在液滴前端形成的較大接觸角。后退角:當(dāng)表面拉回液滴(或液滴向后收縮)時(shí),在液滴后端形成的較小接觸角。
一個(gè)經(jīng)典的比喻:想象在桌面上傾斜一個(gè)水滴:水滴的下方(前端) 會(huì)試圖向前爬,但被表面張力拉住,形成一個(gè)較大的角度,這就是前進(jìn)角。水滴的上方(后端) 會(huì)向后收縮,形成一個(gè)較小的角度,這就是后退角。
為什么這很重要?靜態(tài)接觸角(我們通常說的那個(gè)固定值)只是一個(gè)理想狀態(tài)。動(dòng)態(tài)接觸角(前進(jìn)角與后退角之間的差值,稱為接觸角滯后)才真正反映了表面的真實(shí)物理化學(xué)性質(zhì),如粗糙度、化學(xué)不均勻性等。它決定了液滴在表面上開始移動(dòng)的難易程度。滯后越大,液滴越難移動(dòng)(比如蓮花效應(yīng));滯后越小,液滴越容易滾動(dòng)。
其實(shí)就是液體在固體表面動(dòng)態(tài)移動(dòng)時(shí)(比如鋪展、收縮或滑動(dòng))測(cè)量的接觸角,和液體靜止時(shí)的 “靜態(tài)接觸角" 對(duì)應(yīng)。它能反映液體與固體表面作用的 “動(dòng)態(tài)過程",而不只是最終的平衡狀態(tài)。核心特點(diǎn)和價(jià)值可以總結(jié)為兩點(diǎn):反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài):很多實(shí)際場(chǎng)景中液體并非靜止,比如涂料涂刷、農(nóng)藥噴灑、雨滴滑落等。動(dòng)態(tài)接觸角能更貼近這些真實(shí)應(yīng)用,比如判斷液體在固體表面的鋪展速度或抗滑落能力。
體現(xiàn)表面異質(zhì)性:靜態(tài)接觸角只能給出一個(gè)平衡值,而動(dòng)態(tài)接觸角通常會(huì)測(cè)出兩個(gè)值 —— 液體前沿向前移動(dòng)時(shí)的 “前進(jìn)角",和向后收縮時(shí)的 “后退角"。這兩個(gè)角的差值(滯后性),能反映固體表面的粗糙程度或化學(xué)組成是否均勻。接觸角測(cè)定儀正是用于精確測(cè)量這些動(dòng)態(tài)接觸角的關(guān)鍵設(shè)備,通過控制液滴的增減或表面的傾斜,捕捉前進(jìn)角和后退角的變化。在實(shí)際應(yīng)用中,接觸角測(cè)定儀能夠幫助研究人員量化表面的潤(rùn)濕性行為,從而指導(dǎo)材料表面的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。