超疏水表面的兩種接觸角測量方法比較

WaterOff

2022-08-10 09:01:09

現階段科學研究對超疏水表面表征的需求呈日益增長的趨勢。而可靠性和重復性是這些測量的關鍵因素。接觸角測試是超疏水表征的常用方法，而靜態接觸角是其中最為常用的測試方法。另外，對于超疏水特性的研究，前進角和后退角在某些實驗中同樣需要被測試。

超疏水表面的接觸角測試，如同其字面的定義，由于疏水性的關系，水滴寧愿附著在針上，而不是附著在樣品表面上，因此測試非常具有挑戰性。

靜態接觸角不易受到磨損度的影響

在超疏水表面開發中，耐久性的評估是挑戰之一。因此，測試人員通常需要進行不同類型的磨損測試以評估其耐久性。靜態接觸角測量是經常被采用的方法，但是它無法提供太多磨損影響的信息，原因是超疏水表面的前進角太高，靜態接觸角不易受到磨損的影響[1]。

類似的例子在涂有超疏水表面的纖維測試中得到了驗證。記錄靜態接觸角和接觸角滯后與洗滌次數的關系。從曲線上觀察發現，在60個洗滌周期中靜態接觸角始終保持較高的值，約為150°。而接觸角滯后在20個洗滌周期左右就開始迅速增加，在60個洗滌周期后達到60°[2]。

推薦使用全自動進樣方式，對超疏水表面進行評估

建議使用針法測量接觸角。在這種方法中，將一個非常細的不銹鋼針靠近表面。滴液速率設置為低值，以減少由液體流動引起的動態影響。只要液滴與表面之間的接觸線一直在移動，就持續進行滴液，最終測得前進角。同樣地，將液體抽回針頭，記錄液滴與表面的接觸線開始收縮時的角度，可以測得后退角。

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[1] X. Tian, T. Verho, and R.H.A. Ras, ”Moving superhydrophobic surfacetoward real-world applications”, Science 352 (2016) 142.
[2] Zhao, Y., Xy, Z., Wang, X. and Lin, T.,”Photoreactive azido-containing silica nanoparticle / polycation multilayers: Durable superhydrophobic coating on cotton fabrics”, Langmuir 28 (2012) 6328.