14铝锗合金对泡沫铝发泡剂的润湿性研究

1.2.8 润湿动力学

热力学或单一能量不足以说明液体的动力学行为。问题涉及到液体流速，接触角白滞后，形状和流动过程中界面稳定性，一般服从液体能量独立定律。在这种情况下，应该考虑到体系中的力学行为。除了基本问题以外，固体是否与液体润湿也是一个重要的问题。许多实际应用需要精确润湿的知识。当液体放到固定相上时，毛细管力驱动界面自发达到平衡。随液滴扩散，接触角θ从最初的最大值180°到平衡值或到0°。尽管润湿已经研究了很久，但许多基本问题仍有待解释，特别是与接触线移动的动力有关的问题。一般使用时间或速率表征活性接触角。活性接触角与分子动力学上热力和最近经典论述的接触线的速率有关。

(1)惰性体系

如果液体能润湿固定相而无化学反应，润湿动力学是由液体表面张力和黏度决定的。大多数资料关于非金属在惰性固体表面扩散经典方程为A=kt"，A是测量的固液接触区，t是时间，k和n是常数。

(2)反应体系

在体系中存在反应扩散，这个因素应该考虑进来，进而分析扩散动力学，一般都涉及到扩散液和活性固定相组成的一个化学反应。广义过程种类包括扩散，化学反应，流体，他们共同影响润湿的程度也影响润湿率，在真空反应体系中，一个单纯因素很难解释所有润湿行为，因此实际上产生了几种不同现象。在不同体系中，反应润湿和在固定相表面扩散已经有许多人在研究，分析和模拟。

在反应润湿中包含五个阶段，

a.开始快速扩散阶段

b.开始时近似平衡阶段

c.界面移动阶段

d.无界面移动液体高度继续下降阶段

e.最终润湿角平衡阶段

快速扩散阶段与非反应润湿相似，一般可以用杨氏方程来解释，然而有很多非理论的模型用来描述反应润湿现象。

Lopez和Kennedy研究发现在惰性气氛条件下可保护Al/TiC反应体系的扩散，使用惰性气氛有一种潜在的使周围环境变得不重要的作用，因此可以观察到有惰性气体存在下润湿行为对温度非常灵敏。

Shen et al.用座滴实验研究发现融化A1对高纯SiO₂的反应润湿，忽略液滴直径的增加，液滴的高度急剧下降，这是润湿反应一个普遍的特点，因此评价润湿行为应该考 虑到不同液滴高度和半径。反应润湿的五个阶段已经被认可。接触角减小可能由于：

(a)动态界面在润湿过程中不断移动。

(b)液滴与固定相反应形成中间金属化合物。

反应体系中扩散率受粘度和界面反应控制，反应体系中的扩散是两阶段的过程：

(a)界面形成的过程

(b)金属材料转化现象。

两个限制情况与三相线化学反应速率有关，而与三相线处液滴溶解反应扩散速率关系不大。