8、铝锗合金对泡沫铝发泡剂的润湿性研究

1.2.3 接触角现象

当液滴接触到固体表面，它开始在表面上润湿，当达到平衡时可以做出一个角，这个角有三相(气、液、固)交点的切线与固定相所构成的角即接触角。在平衡条件下，这个角由表面能和界面能决定。接触角已经广泛用来表征界面现象和润湿性等。

考虑纯净液体在理想的表面的润湿，例如一个光滑的惰性固体表面。在这些条件下，润湿活性引力(Fd(t)被定义为：

（Fd（t））=γ_sv-(γ_sl+γ_lv cosθ)                        (1.1)

s 、1 、v分别代表固、液、气三相。

在平衡处，扩散停止并且液滴达到静止。因此，对于扩展没有推动力或Fd=0，这种情况产生了杨氏方程：

  γ_sv-γ_sl=γ_lv cosθ                                   (1.2)

  Dupre定义固液之间的沾附功为：

  W_s1=γ_sv+γ_lv--γ_sl                                    (1.3)

  把方程(1.3)带入(1.2)产生了著名的Young-Dupre方程

  W_s1=γ_lv(1+cosθ)                                     (1.4)

  给定γ_lv的值，接触角增大而固液之间的沾附功减小。180°接触角表示液体和固体表面沾附功为0°。在这种条件下，γ_sl-γ_sv>γ_lv。但是，出于实际的目的，当接触角小于90°则认为液体润湿固体表面。另一方面，如果接触角大于90°，则认为液体不润湿。在这种情况下，液体更趋向于在固定相表面移动而不趋向于进入气孔或产生毛细管现象。一般被公认的是接触角越小，润湿越好。因此，良好的润湿需要γ_lv尽可能的大，γ_sv和γ_sl尽可能的小。

  只有当接触角为0°时，液体才完全润湿固体，这种情况γ_sv-γ_sl>γ_lv。因此液滴趋向于完全扩散。然而，当θ为0°时，杨氏方程不成立，非平衡表面自由能定义为扩散系数S，定义如下：

  S=γ_sv-(γ_sl+γ_lv)=γ_lv(cosθ-1)                           (1.5)

它对部分润湿区域起相反的作用。因而，固/液和液/气的界面张力大于固/气的界面张力，固/液不能取代固/气界面。另一方面，对于完全润湿，接触角为0°或是起正向的作用。在极限情况下固/气界面张力等于固/液和液/气界面张力之和。因而固/气界面不稳定或不存在。

液滴在固定相表面从完全润湿(θ=0°)到总体不润湿(θ=180°)的条件。

沾附功可以认为是每个单元区的界面分成两相所必须做的功。因此它可以衡量两相结合的强度。接触角越小说明沾附越好。对于完全润湿θ=0，它对应w_a=2γ_lv。这个条件对于完美润湿w_a≥2γ_lv。

假设非反应液体在理想(物理和化学性质不活泼、光滑、均一、和刚性)固体表面上扩散，引入杨氏方程和Young-Dupre方程。这样条件在实际中很少遇到。然而，杨氏方程是理解复杂润湿理论的最基本的出发点。

上面所提的所有接触角是以静态接触角为基础分类的。这些接触角测定时都是在液滴扩散停止之后测量的。另一方面接触角由移动的三相线决定叫做动态接触角。而当由界面/接触气相的表面所决定的接触角叫前进接触角。而当界面出远离气相的界面所决定的接触角叫后退接触角。在许多系统中真实的平衡静态接触角是很难获得的。