
【化】 advancing contact angle
advance; go ahead; go forward; march; onward; progress
【醫】 progression
【化】 contact angle
前進接觸角(Advancing Contact Angle)是固-液-氣三相體系中表征液體在固體表面動态潤濕特性的關鍵參數,指液體在固體表面主動鋪展時形成的接觸角最大值。該概念由Thomas Young于1805年首次提出,後經Adam和Jessop發展為動态接觸角理論體系中的重要組成部分。
在物理化學層面,前進接觸角反映液體分子與固體表面分子間的黏附功與液體内聚功的平衡狀态。根據Young-Laplace方程: $$ Delta P = gamma left( frac{1}{R_1} + frac{1}{R_2} right) $$ 當液體前驅膜向前移動時,接觸角達到前進臨界值,此時固體表面能主導液體運動趨勢。實驗測量中常采用傾斜闆法或注射泵控制法,通過高速攝像記錄液滴形态變化(參考《膠體與界面科學測量手冊》第三章)。
該參數在工業領域具有重要應用價值,例如:
權威研究顯示,金屬氧化物表面的前進接觸角測量誤差需控制在±2°以内(見Surface Science Reports, 2023年刊)。近期Nature Materials論文證實,納米級表面粗糙度會使前進接觸角産生5-8°滞後現象。
前進接觸角是描述液體在固體表面潤濕行為的重要參數,其定義和特性如下:
前進接觸角(θₐ)指液-固界面擴展時形成的接觸角。當液體逐漸增加或固體表面傾斜導緻液滴前沿擴展時,此時測得的接觸角即為前進角。例如,向液滴添加液體,若表面粗糙或不均勻,液滴周界可能暫時不動,接觸角增大,直到突然向前擴展,此時的角度即為前進接觸角。
後退接觸角(θᵣ)則是液-固界面收縮時的接觸角。兩者差異(Δθ = θₐ - θᵣ)稱為接觸角滞後,反映表面粗糙度、化學不均一性或污染等因素的影響。
表面粗糙度或化學組成不均會導緻θₐ顯著大于θᵣ。理想光滑表面中,液滴增減體積時接觸角保持不變;而實際表面因滞後現象,θₐ成為動态潤濕過程的關鍵參數。
通過上述分析,前進接觸角不僅是潤濕性研究的核心指标,也為材料表面工程提供了重要依據。
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