接觸角的定義

接觸角的定義是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤(rùn)濕程度的量度。

若θ＜90°，則固體是親液的，即液體可潤(rùn)濕固體，其角越小，潤(rùn)濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤(rùn)濕固體，容易在表面上移動(dòng)，不能進(jìn)入毛細(xì)孔。

潤(rùn)濕過程與體系的界面張力有關(guān)。一滴液體落在水平固體表面上，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，形成的接觸角與各界面張力之間符合下面的楊氏公式(Young Equation)：

γs,g=γs,l+γg,l×cosθ

由它可以預(yù)測(cè)如下幾種潤(rùn)濕情況：

① 當(dāng)θ=0，完全潤(rùn)濕；

② 當(dāng)θ＜90°，部分潤(rùn)濕或潤(rùn)濕；

③ 當(dāng)θ=90°，是潤(rùn)濕與否的分界線；

④ 當(dāng)θ＞90°，不潤(rùn)濕；

⑤ 當(dāng)θ=180°，完全不潤(rùn)濕。

毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升、下降高度h。h的正負(fù)表示上升或下降。

浸潤(rùn)液體上升，接觸角為銳角；不浸潤(rùn)液體下降，接觸角為鈍角。

上升高度h=2×表面張力系數(shù)/(液體密度×重力加速度g×液面半徑R)。

上升高度h=2×表面張力系數(shù)×cos接觸角/(液體密度×重力加速度g×毛細(xì)管半徑r)。

潤(rùn)濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。

接觸角的定義測(cè)試方法通常有兩種：其一為外形圖像分析方法；其二為稱重法。后者通常稱為潤(rùn)濕天平或滲透法接觸角儀，但目前應(yīng)用*廣泛，測(cè)值*直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法。

外形圖像分析法的原理：將液滴滴于固體樣品表面，通過顯微鏡頭與相機(jī)獲得液滴的外形圖像，再運(yùn)用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計(jì)算出來。

接觸角的定義計(jì)算方法通常基于一特定的數(shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分，然后通過測(cè)量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計(jì)算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來準(zhǔn)確地描述一軸對(duì)稱的液滴的外形輪廓，從而計(jì)算出其接觸角。

另外機(jī)械上常指軸承接觸角：在球軸承中，球與內(nèi)外圈溝道的接觸，一般各為一點(diǎn)。接觸點(diǎn)連線沿溝道法線并且通過球中心。外部負(fù)荷則沿著該直線，由一個(gè)套圈傳遞至另一個(gè)套圈，因此，人們稱之為軸承壓力線，并將壓力線與徑向平面之間的二面角稱為壓力角。