Blog-超疏水表面的浸潤(rùn)性-接觸角、摩擦和粘附

2021-08-26

在觀察了荷葉的超疏水性和自清潔效果后，非浸潤(rùn)性表面引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。基于荷葉的微觀結(jié)構(gòu)，人工超疏水表面已經(jīng)在世界各地取得了很大的研究進(jìn)展。這些超疏水表面的材料很快有了實(shí)際的應(yīng)用，如自清潔、防霧和防冰材料以及作為紡織品的涂層等。隨著人們對(duì)超疏水性及其潛在應(yīng)用的認(rèn)識(shí)逐漸加深，對(duì)其疏水性程度的測(cè)量方法也有了更多需求。

傳統(tǒng)方法-接觸角的測(cè)量表征超疏水表面

根據(jù)定義，超疏水表面的接觸角要大于150°且接觸角滯后要低。因此測(cè)定前進(jìn)角和后退角是最常規(guī)的測(cè)量辦法。對(duì)于超疏水表面來(lái)說(shuō)前進(jìn)角和后退角測(cè)量的首 選方法是通過(guò)緩慢增加或減少液滴體積的方法。除了前進(jìn)角和后退角，滑動(dòng)角和滾動(dòng)角的測(cè)量也與接觸角滯后有關(guān)。雖然上述接觸角測(cè)量方法已十分成熟，但對(duì)超疏水表面浸潤(rùn)性的測(cè)量不夠敏感且精度不夠高。

自由衰變和共振測(cè)量方法

超疏水表面的一種電位表征方法是振蕩磁滴法。在這種方法中，將含有磁性氧化鐵納米顆粒的水滴放置在被測(cè)表面，并在磁鐵的幫助下振蕩。當(dāng)振蕩停止時(shí)，液滴剩余的動(dòng)能和勢(shì)能通過(guò)自由衰減振蕩而耗散。從振蕩數(shù)據(jù)中可以提取出與表面滑動(dòng)有關(guān)的摩擦力。簡(jiǎn)而言之，摩擦力越小，液滴越容易從超疏水表面滑出。該方法不僅可以研究超疏水表面的均勻性，而且為表面測(cè)定提供了一種有效的方法。

掃描液滴粘附顯微鏡

最新發(fā)展的超疏水表面表征方法被稱為掃描液滴粘附顯微鏡。該儀器由一個(gè)垂直安裝的力傳感器和滴液探頭（如水）和一個(gè)多軸樣品臺(tái)組成。樣品被提升到與探針液體接觸的地方，并測(cè)量一個(gè)咬合力。然后將工作臺(tái)放低，并測(cè)量拉力。壓力和拉力分別與前進(jìn)角和后退角有關(guān)。在多軸采樣階段的幫助下，可以繪制大面積的圖像。該系統(tǒng)的靈敏度可允許是均勻表面上看到的最小差異