Blog-超疏水表面的浸润性-接触角、摩擦和粘附

2021-08-26

在观察了荷叶的超疏水性和自清洁效果后，非浸润性表面引起了科学界的广泛关注。基于荷叶的微观结构，人工超疏水表面已经在世界各地取得了很大的研究进展。这些超疏水表面的材料很快有了实际的应用，如自清洁、防雾和防冰材料以及作为纺织品的涂层等。随着人们对超疏水性及其潜在应用的认识逐渐加深，对其疏水性程度的测量方法也有了更多需求。

传统方法-接触角的测量表征超疏水表面

根据定义，超疏水表面的接触角要大于150°且接触角滞后要低。因此测定前进角和后退角是最常规的测量办法。对于超疏水表面来说前进角和后退角测量的首 选方法是通过缓慢增加或减少液滴体积的方法。除了前进角和后退角，滑动角和滚动角的测量也与接触角滞后有关。虽然上述接触角测量方法已十分成熟，但对超疏水表面浸润性的测量不够敏感且精度不够高。

自由衰变和共振测量方法

超疏水表面的一种电位表征方法是振荡磁滴法。在这种方法中，将含有磁性氧化铁纳米颗粒的水滴放置在被测表面，并在磁铁的帮助下振荡。当振荡停止时，液滴剩余的动能和势能通过自由衰减振荡而耗散。从振荡数据中可以提取出与表面滑动有关的摩擦力。简而言之，摩擦力越小，液滴越容易从超疏水表面滑出。该方法不仅可以研究超疏水表面的均匀性，而且为表面测定提供了一种有效的方法。

扫描液滴粘附显微镜

最新发展的超疏水表面表征方法被称为扫描液滴粘附显微镜。该仪器由一个垂直安装的力传感器和滴液探头（如水）和一个多轴样品台组成。样品被提升到与探针液体接触的地方，并测量一个咬合力。然后将工作台放低，并测量拉力。压力和拉力分别与前进角和后退角有关。在多轴采样阶段的帮助下，可以绘制大面积的图像。该系统的灵敏度可允许是均匀表面上看到的最小差异