2024年4月20日发(作者：)

接触角测量实验报告

篇一：接触角的测定实验报告

液-固界面接触角的测量实验报告

一、实验目的

1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义

与应用。

2. 掌握用JCXXC1静滴接触角/界面张力测量仪测定接

触角和表面张力的方法。

二、实验原理

润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气

界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体

表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表

面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺

展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产

生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。

如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是

能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述

各种类型示于图1。

图1 各种类型的润湿

当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体

在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少

来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液

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滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接

触角的液滴存在，如图2所示。

图2 接触角

假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力

来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面

张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是

著名的Young方程，即

γSG - γSL = γLG·cosθ (1)

式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界

面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体

内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o之间。接

触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。

在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学

条件分别是：

粘附润湿 Wa = γSG - γSL + γLG ≥0 (2)

铺展润湿 S = γSG - γSL - γLG ≥0 (3)

式中Wa，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、

铺展系数。

若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果：

Wa=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4)

S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1)(5)

以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，

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