润湿角（工程技术名词）

润湿角

工程技术名词

润湿角英文名叫wetting angle，是指液相与固相的接触点处液固界面和液态表面切线的夹角，该夹角小于90°时表示润湿，大于90°表示不润湿。

介绍

润湿是固液界面上的重要行为，润湿角与材料中晶体的形核有密切关系。

润湿的热力学定义是：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的自由焓降低时称为润湿。

根据润湿程度不同可分为附着润湿、铺展润湿和浸渍润湿三种。

公式

从热力学的观点看，液滴落在清洁平滑的固体表面上，当忽略液体的重力和粘度影响时，则液滴在固体表面上的铺展是由

固-气（rs）

固-液（rsl）

液-气（rx）三个界面张力所决定的

如图1所示，其平衡关系如下：

rs=rsl+rx*cosθ

F=rx*cosθ=rs-rsl

式中，θ是润湿角；F是润湿张力。

显然，0°≤θ≤180°，当θ=0°时，润湿张力F最大，可以完全润湿，即液体在固体表面上自由铺展；当0°<θ<90°时，润湿效果随角度增加而变差；当θ≥90°时，则因润湿张力小而基本不润湿；当θ=180°时表示完全不润湿。

图1三种界面张力与润湿角关系示意图

从上面的公式可以看出，润湿的先决条件是rs>rsl，或者rsl十分微小。当固、液两相的化学性能或化学结合方式很接近时，是可以满足这一要求的。

判断条件

根据湿润角的大小判断润湿情况：

θ=0°或不存在铺展

0°<θ<90°浸湿

90°<θ<180°粘湿

θ=180°完全不润湿

理论上讲，较少的接触角，意味着材料表面湿润良好。

测量方法

通常可以用三种方法测量润湿角：Wilhelmy plate、sessile drop和captive bubble。

Wilhelmy plate（威廉氏板法）是一个动态测量方法，将材料在溶剂中浸入及取出。其目的是要测量当材料浸入和取出时与溶剂之间产生的接触角。

Sessile drop（固着分接点法）利用一滴生理盐水置于镜片材料上，然后测量其产生的接触角。这方法是在各种方法中最旧及最不准确的。

1978年，用以测量硬性隐形镜片材料润湿角的captive bubble（俘虏气泡法）技术被美国采纳为标准。它利用一个浸于溶剂中的气泡来测定与镜片材料表面所形成的接触角（类似于sessile drop法）。

有关研究

固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

参考资料

1.固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析·中国知网