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接觸角 (水滴角)3
http://www.amtech.com.tw/en/custom_61349.html 接觸角(水滴角)原理 接觸角(水滴角)原理 接觸角(水滴角)原理       接觸角(Contact Angle, θ)又稱水滴角為衡量材料本身親、疏水性的重要指標,接觸角(θ)係指當一液體與固體接觸時,經由固、液、氣三相都接觸到的三相點沿著液/氣界面的切線方向所形成的夾角(經由液體內部之夾角)。簡單來說,就是液體表面與固體表面之間的夾角,接觸角是一種濕潤性的量度,理論試驗值為0∼180度,當θ=0度時,表面完全濕潤,當θ=180度時,表面不完全濕潤。       接觸角(水滴角)的大小與表面的親、疏水性習習相關,當物質與水滴的接觸角(水滴角)越大,疏水性越高;物質與水滴的接觸角越小,親水性越高。一般而言,水滴在表面所形成的接觸角度,若小於10度以下的表面, 可稱為超親水性;接觸角介於10∼90 度之間為親水性;90∼120度為疏水性,超過120度以上者,則稱為超疏水性。因此,接觸角與表面能攸關材料抑制親水或疏水的能力,建立正確量測具代表性之接觸角與表面能量測技術,將有助於研發材料性能之提升。       接觸角(水滴角)最常見的量測主要方式,為在固體平面上進行液滴滴定, 將液滴滴在一水平平面上,稱為座滴法(Sessile Drop), 而最基本的概念解說是於 1805 年首推的接觸角計算理論Young’s equation,,(固/氣界面張力=液/固界面張力 + 液/氣界面張力 × COSθ),理論中說明著,是三種不同的界面張力成靜力平衡後的結果,當液滴滴在於固體表面上,而液滴會沿著固體表面擴展開來,此種現象代表著液體表面與固體表面兩者之間的差異性。從量測接觸角角度的大小,就可以了解液體在固體表面上擴展開來的程度。    
http://www.amtech.com.tw/en/custom_94235.html 粉體接觸角 粉體接觸角 粉體接觸角--Washburn法"粉體 powder" 由於具有高比表面積及易處理的特性, 於現今產業及奈米科技的應用上,已是不可或缺的一個重要材料形態。       而粉體表面的親、疏水性,在其後續製程及應用上,扮演著具有相當關鍵的性質之一,因此如何正確的量測粉體的親、疏水性,實為此產業的一大課題。接觸角做為各種材料表面的親、疏水性的指標,同樣也應用於粉體的量測。若以一般光學式的接觸角儀量測分析,必需將粉體樣品壓實成碇後才能滴水量測,然而此種量測方式,除非粉體樣品可透過壓碇過程成為片狀樣品;亦或是粉體顆粒大於量測液滴,否則會因為樣品製備的條件及粉體間的空隙等因素,造成量測結果存有相當的誤差及再現性差的結果。 因此,針對粉體樣品的親疏水性,建議的方法是利用滲透原理的Washburn法量測。Washburn法的基本原理如下:存在於粉體顆粒間的空隙,可視為粉體中排列的毛細管;在毛細現象的作用下,液體可藉由潤濕粉體表面而滲透進入此粉體中。如我們所知,毛細作用取決於液體及固(粉)體表面間的潤濕行為,而由Young equation 可知:液體的表面張力及固(粉)體/液體間的接觸角,具有一定的關係式。因此,可藉由已知表面張力的液體於粉體中的滲透性,Washbrun便可計算出此液體對粉體的接觸角值。    cosq = h : viscosity of the liquid                                                   r : density of the liquid                                                  g :surface tension of the liquid                                                q : liquid-solid-vapor contact angle                                                 C : dimension constant of the sample                                                   我司代理SEO DCA200,具有Washburn法可自動量測粉體材料接觸角! 歡迎您和我們進一步連絡及詢問!!
http://www.amtech.com.tw/en/custom_66739.html 動態接觸角 動態接觸角                                                                                         動態接觸角--擴張收縮法       動態接觸角的量測,可分為前進角(Advancing Angle)及後退角(Receding Angle)        前進角,先在固體待測表面上置一微量液滴,再將針頭插入液滴內部,以固定的速度加以固定的液滴量,使得液滴變大,在液滴由小變大的過程中,紀錄角度的變化值,其中的最大值,也就是液滴即將向外擴開的那一瞬間之接觸角,我們稱之為前進角。                               後退角,反之,前進角是以固定的速度加以固定的液滴量,使得液滴變大,後退角則是以固定的速度吸取固定的液滴量,液滴便會縮小,而記錄到的最小值,便是後退角。                            前進角與後退角之間的差值,我們以H來表示 :          定義為遲滯角(Hysteresis),在學理上來說,液滴擴散中的前進角,與液滴收縮的後退角,兩者所受的阻力與吸引力是一樣的,因為是在同一個環境下,同樣的固體表面,所以遲滯角應該沒有差值,但實際應用上,並非如此,因為並非所有的固體表面都是那麼的平整完美,所以一定會有遲滯角的產生,而影響遲滯角的大小最主要有兩個因素,表面的粗糙度以及表面的均質性。             表面的粗糙度,在固體表面上擴張及收縮液滴,會依據接觸表面的粗糙程度,而造成液滴在滑動時的阻力,表面均質性的部分,好比說一塊大理石表面,是由不同的石塊所組成,而不同的石塊就會有不同的表面自由能,所以在接觸角的呈現就會不一樣。
http://www.amtech.com.tw/en/custom_128469.html 接觸角(水滴角)與表面奈米結構 接觸角(水滴角)與表面奈米結構 接觸角(水滴角)與表面奈米結構材料的疏水性,可以由表面的奈米結構產生的,奈米結構能夠改變固體表面的形狀和特性,進而影響液體在表面上的接觸角(水滴角)。在自然界中的荷葉就是這現象的實列。  奈米結構可以通過兩種主要機制來實現疏水性: Cassie-Baxter模型和Wenzel模型。 Cassie-Baxter模型: Cassie-Baxter模型是描述奈米結構表面疏水性的重要模型之一。當液體滴在具有奈米結構表面的固體上時,液體能夠在奈米結構之間形成氣體或氣體/液體界面的通道。這些氣體通道可以降低液體與固體接觸的面積,從而使接觸角增加,增強疏水性。Cassie-Baxter模型的數學表示如下: cosθ = f1 * cosθ1 + f2 * cosθ2 其中,θ是接觸角,θ1和θ2分別是固體表面和液體/氣體界面的接觸角(水滴角),f1和f2是奈米結構表面上液體和氣體區域的佔比。 Wenzel模型: Wenzel模型是另一種描述奈米結構表面疏水性的模型。在Wenzel模型中,假設液體完全填充在奈米結構表面的微細凹陷之中。這樣可以增加液體與固體接觸的面積,使接觸角(水滴角)減小,降低疏水性。Wenzel模型的數學表示如下: cosθ' = r * cosθ 其中,θ'是修正後的接觸角,θ是固體表面的接觸角(水滴角),r是奈米結構表面的粗糙度因子,表示奈米結構的表面增加了多少實際接觸面積。 (左) 停留在固體表面上並被氣體包圍的液滴形成特徵接觸角 θ。 (中) 如果固體表面粗糙,並且液體與固體粗糙結構緊密接觸,則液滴處於Wenzel狀態。(右) 如果液體位於凹凸不平的頂部,則它處於 Cassie-Baxter 狀態。  - Own work. Based on , by  CC BY-SA 3.0 總結起來,Cassie-Baxter模型和Wenzel模型提供了解釋奈米結構表面疏水性的不同觀點。Cassie-Baxter模型認為奈米結構形成氣體通道,增強疏水性;而Wenzel模型認為奈米結構增加了實際接觸面積,降低疏水性。實際情況可能是兩種模型的結合,具體取決於奈米結構的形狀、尺寸和固體表面的特性。 Cassie分析法是一種評估奈米結構表面疏水性的方法。該方法基於Cassie-Baxter模型,通過測量液體滴在固體表面上的接觸角來評估疏水性。首先,測量平滑固體表面的接觸角作為參考。然後,在奈米結構表面上形成液體滴,並再次測量接觸角。通過比較兩者的接觸角,可以評估奈米結構對疏水性的影響。如果奈米結構表面上的接觸角(水滴角)大於平滑表面上的接觸角(水滴角),則可以確定奈米結構具有疏水性。 奈米結構表面的疏水性還受到其他因素的影響,例如表面能、表面張力等。因此,在評估奈米結構表面的疏水性時,需要綜合考慮各種因素的影響。
http://www.amtech.com.tw/en/custom_128920.html 接觸角(水滴角)和溫度的關係 接觸角(水滴角)和溫度的關係 接觸角(水滴角)和溫度的關係接觸角(水滴角)和溫度的關係取決於液體和固體的性質,以及液體的表面張力。 一般來說,溫度升高會降低液體的表面張力,並由Young's equation: 可知,降低的液體表面張力從而會降低水的接觸角。 但是,這種關係並不是完全線性的,而是會隨著溫度的範圍和固體表面的親水性或疏水性而變化。 從更深入理論的角度來看,除了水的表面張力以外,水接觸角(水滴角)及溫度間的關係式,有幾個關鍵的表面熱力學性質是必需要考量的,例如:固體的表面自由能、固液之間的界面張力、表面熵、浸沒熱和吸附熱..等 在J.W Song 等人的研究論文實驗及結果如圖中顯示[1],將水接觸角的溫度關係分為三種區間:(a) 低於飽和點的低溫(即大氣壓下 100 °C),(b) 中間溫度區 100 ~ 170 °C,以及 (c) 在加壓條件下高達 300 °C 的高溫 在較低溫度的區間下(低於100°C),水的滴角對溫度的變化很小或幾乎不變;在中等溫度下(100°C至170°C),水滴角隨溫度的升高而急劇下降;在高溫度下(170°C至300°C),水滴角可能再次變得不隨溫度變化或繼續下降。 水接觸角和溫度間的關連性的理論是基於表面熱力學分析,然而由這些實驗觀察背後的分子機制仍不清楚;所以,預測水的接觸角隨溫度變化的理論模型還沒有得到很好的確立。 [1] Jia-Wen Song, Li-Wu Fan, Advances in Colloid and Interface Science, Volume 288, February 2021, 102339  
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