《液滴形状分析仪》PPT课件.ppt

液滴形状分析仪DSA,聚合物方法学讲座 石彤非,What is surface tension ?,什么是 表面张力?,什么是 表面能?,What is surface energy ?,What is static contact angle?,什么是 静态接触角?,什么是 动态接触角?,What is dynamic contact angle?,界面,表面和本体,在微观结构上，液体分子有着强烈的相互作用。而液体与气体接触的表面存在表面层。表面层里的液体分子要比液体内部稀疏些，也就是分子间的距离要比液体内部大些。,界面的热力学以及表面张力,表面张力,表面能,过剩表面自由能 Excess surface free energy,更精确的说法,表面能,特殊过剩表面自由能 Specific excess surface free energy,更精确的说法,表面张力和表面能,对于液体，如果扩展表面必然导致更多的分子流入界面，因此组成是不会变的， ；对于固体表面的延展会导致表面分子的密度改变，所以,铺展过程,The work of Cohesion,= 2,The work of Adhesion,= 1+ 2- 12,铺展过程,黏附功,内聚功,Capillarity Flow,Capillarity Flow,静态接触角,接触角的示意图：,润湿 亲液性固体,Young方程,接触角,最初的液滴,60秒后,液体的蒸发 表面活性剂从固态表面迁移到液体表面 液体中的某些物质向固体表面的迁移 固液的化学反应 固体被液体溶解或溶胀等等,所以研究静态接触角与时间的依赖性也是必要的,Contact angle hysteresis,固体表面的组成 表面粗糙度 由于吸附解吸附等动力学因素 分子取向,动态接触角,静态接触角是流速相当慢时的接触角，而动态接触角则是考虑液体在表面的流动过程中的接触角。,本仪器，液体的流速适合在5-15l/min，对于粘度较高的液体，通常采用这一范围的下限。,仪器的使用,液体的界/表面张力的测量,测量针头的外径 测量液体的密度 形成的液滴要尽可能大，一方面它不会随着时间回缩，另一方面又不会形成细颈，而最终掉下来。 测量界面张力时，悬滴密度要大于沉浸相的密度 如果要得到不同温度下的表面或界面张力，需要首 先得到液体密度随温度的变化曲线,测量表面和界面张力所需的必要参量,接触角的测量,测量接触角的方法,Tangent method 1（可以研究动态接触角，但是必须针头对液滴的形成影响不大的情况下可以） Tangent method 2（可以用于动态接触角的测量，但图像的质量要求相当高） Height-width method（不适合动态接触角，而且认为左右的接触角是相等的） Circle fitting method（类似Height-width method，比较适合小角度30度) Young-Laplace method（不能用于动态接触角，如果用这种方法计算表面张力，其接触角必须大于30度 ）,非常小的接触角,固体表面能的测量,至少需要两种液体 这些液体在此固体上的接触角 液体的表面张力 液体表面张力的极性和色散部分,测量固体表面能所需的必要参量,固体表面能的测量,Zisman和Equation of state（不常用,因为只有色散相互作用存在，或占主要时可用） Fowkes, Owens，Wendt, Rabel,Kaelble等(几何平均的方法) Wu(调和平均方法，精度相对较高，尤其是较高能量的表面）