材料表界面固液界面教学课件PPT汇总.ppt

三种润湿依次表示为：WaASL/S。换言之若SL/S≥0，必有WaA0,即凡能铺展的必定能粘附润湿与浸湿，铺展湿润是程度最高的一种润湿。 上式中都涉及粘附张力 A=σSG-σSL.。显然，σSG越大，σSL越小， （σSG-σSL）差值就越大，越有利于润湿。 对粘附润湿，增大σLG有利，对于浸湿， σLG的大小不起作用。对铺展润湿来说，减少σLG是有利的。 借助Young方程，将σSG=σSL+σLGcosθ,代入（5-34）中，可得： 类 型 能量判据式 接触角判据 粘附润湿 Wa =σLG（cosθ+1）≥0 θ≤180° 浸 湿 A = σLGcosθ≥0 θ≤90° 铺展润湿 SL/S = σLG（cosθ-1）≥0 θ=0°或不存在 习惯上规定θ=90°为润 湿与否的标准，即θ90°为不润湿， θ90°为润湿，θ越小润湿越好。当平衡接触角θ=0°或不存在时为铺展。 对三类润湿，降低σSG，增加σSL，均对润湿不利，反之则有利。 上节课回顾 Young方程 接触角测试方法 粘附功 内聚能 前进角、后退角 Young 方程 上节课回顾 界面张力越大，两相越不相容！ 4.5.3 由于表面不均匀性和多相性的滞后 前进角往往反映表面能较低的区域，或反映与液体亲和力弱的那部分固体表面的性质，而后退角往往反映表面能较高的区域，或反映与液体亲和力强的那部分固体表面的性质。 Young 方程 上节课回顾 上节课回顾 接触角测试方法 停滴法 吊片法 4.4.3 电子天平法 用纤维束测接触角示意图 粘附功和内聚能 α-β相的分离 均相物质的分离 4.3 Young-Dupre 公式 对固液界面，粘附功： WSL=σS+σL-σSL 考虑到与气相平衡 WSL=σSG+σLG-σSL Young方程： 4.3 Young-Dupre 公式 上式如果θ=0°， 上式如果θ=180°， 4.5 接触角的滞后现象 4.5.1 前进角和后退角 前进角θa 最大前进角θa,max 后退角θr 最小后退角θr,min 引起接触角滞后的原因 固体表面的粗糙度 固体表面的不均匀性和多相性 固体表面的污染 4.5.3 由于表面不均匀性和多相性的滞后 前进角往往反映表面能较低的区域，或反映与液体亲和力弱的那部分固体表面的性质，而后退角往往反映表面能较高的区域，或反映与液体亲和力强的那部分固体表面的性质。 4.5.2 由于表面粗糙引起的滞后 平滑表面θy为Young接触角，上式为Wentzel方程。当θy90°时，表面粗糙化将使接触角变大。当θy90°时表面粗糙化将使接触角更小。 作业 20℃时水的表面张力为72.8mN/m，汞的表面张力为484mN/m，而汞－水的界面张力为375mN/m，请判断： （1）水能否在汞的表面上铺展开？ （2）汞能否在水的表面上铺展开？ 第四章 固-液界面 4.6 润湿过程的三种类型 粘附润湿 浸湿 铺展润湿 4.6.1 粘附润湿过程 液体直接接触固体，变气-液表面和气-固表面为液-固界面的过程。 树脂是否能粘附在玻璃纤维上成为玻璃钢，照相乳剂是否能均匀地粘附在片基上，这些问题均涉及粘附润湿能否自发进行，即ΔG 0否？ 粘附润湿过程的“推动力”等于系统在粘附过程中形成单位液-固界面时自由焓的降低值，此值又称粘附功 Wa 即： 粘附功可理解为将单位液-固界面分开为单位气-固与气-液表面时所需的可逆功，显然Wa越大则液-固界面的粘附越牢固。 设液体粘附在固体上的面积为a，在等温等压条件下，由热力学可得在该过程中的表面自由焓降低为： －ΔGa = a（σSG +σLG－σSL） 任何使σSL减小的作用都可增大发生粘附的倾向与增加粘附的牢度。但任何使σSG 或σLG减小的因素都产生减弱粘附倾向并降低其牢度。 4.6.2 浸湿过程 浸湿是将固体直接浸入液体，使原来的气/固表面为液/固界面所代替的过程 浸湿过程是原来的气-固表面为液-固界面所代替。浸湿过程中系统自由焓降低为： 令A＝－Wi为粘附张力，由热力学平衡准则可知，只有A0的过程才能发生浸湿。A0为不能浸湿。 4.6.3 铺展润湿过程 铺展润湿是液体与固体表面接触后，在固体表面上排除空气而自行铺展的过程，亦即一个以液/固界面取代气/固界面同时液体表面也随之扩展的过程。 液体从C自发铺展至B，覆盖面积为a，则相应的自由焓下降为： -ΔGS =a[σSG -(σSL +σLG)] （5-30） 若σSG-(σSL+σLG)0,则?Gs/a为负，液体能