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動(dòng)態(tài)接觸角測量方法,前進(jìn)角和后退角過程分析
測量動(dòng)態(tài)接觸角的作用是為了表征疏水材料疏水性能：
1. 表面化學(xué)、物理均一性
2. 表面粗糙度
前進(jìn)角--液體在未被潤濕過的材料表面上潤濕鋪展
后退角--液體在已被潤濕過的材料表面上潤濕鋪展
滯后角--前進(jìn)角與后退角的差值
近年來，人們對(duì)超疏水表面的研究大多集中在制備兼具高接觸角及低滾動(dòng)角的表面，水滴在這種表面極易滾動(dòng)并帶走表面灰塵而具有自清潔性。然而，很少有人關(guān)注到液滴在超疏水性固體表面具有高黏滯性這一領(lǐng)域的研究，實(shí)際上，這種表面也代表了一類在理論及應(yīng)用上都具有重要研究價(jià)值的界面材料。具有高黏滯性的固體表面的典型代表是壁虎的腳，與荷葉表面相比，壁虎腳底與荷葉表面都具有微米-納米比重結(jié)構(gòu)，因此都可以產(chǎn)生超疏水性。不同之處在于，由于荷葉表面與壁虎腳底的微觀形貌不同，導(dǎo)致水滴與表面接觸時(shí)，被封閉于其下的空氣狀態(tài)不同。荷葉表面是由微米級(jí)乳突結(jié)構(gòu)及其上的納米分支構(gòu)成，這種納米結(jié)構(gòu)在表面呈無序排列，水滴在與荷葉表面接觸時(shí)，被封閉在水滴下面的空氣是流動(dòng)的。稱為荷葉狀態(tài)。而壁虎腳底是由陣列的剛毛結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)使得其與水滴相接觸時(shí)，封閉于剛毛內(nèi)的空氣是不流動(dòng)的，而剛毛之間的空氣是流動(dòng)的。稱為壁虎狀態(tài)。
上圖是液滴在兩種疏水表面上與污染顆粒的作用方式
前進(jìn)角和后退角：
考慮一個(gè)在水平平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴，若表面是理想光滑和均勻的，往這液滴上加少量液體，則液滴周界的前沿向前拓展，但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽去少量液體，則液滴的周界前沿向后收縮，仍保持原來的接觸角。反之 ，若表面是粗糙的或不均勻的，向液滴加入一點(diǎn)液體只會(huì)使液滴變高，周界不動(dòng)，從而使接觸角變大，此時(shí)的接觸角稱為前進(jìn)接觸角。簡稱前進(jìn)角，用θA表示。
若加入足夠多的液體，液滴的周界會(huì)突然向前蠕動(dòng)，此突然運(yùn)動(dòng)剛要發(fā)生時(shí)的角度稱為zui大前進(jìn)角。若從液滴中取出少量液體，液滴在周界不移動(dòng)的情況下變得更平坦。接觸角變小，此時(shí)的接觸角稱為后退接觸角，簡稱后退角。用θR表示。當(dāng)抽走足夠多液體，流溢周界前沿會(huì)突然收縮。此突然收縮剛要發(fā)生時(shí)的角度稱為zui小后退角。
固體表面上小液滴的形貌
在傾斜面上，同時(shí)可看到液體的前進(jìn)角和后退角，假若沒有接觸角滯后，平板只要稍許傾斜一點(diǎn)，液滴就會(huì)滾動(dòng)。接觸角的滯后使液滴能穩(wěn)定在斜面上，這一事實(shí)表明，接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。
滾動(dòng)角
固-液界面擴(kuò)展后測量的接觸角前進(jìn)角與在固液界面回縮后的測量值后退角存在差別。前進(jìn)角往往大于后退角。兩者的差值叫做滾動(dòng)角。滾動(dòng)角的大小也代表了一個(gè)固體表面的接觸角滯后現(xiàn)象。關(guān)于前進(jìn)角和后退角也可以描述成：前進(jìn)角是在增加液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸的三相線將要移動(dòng)而沒有移動(dòng)那一狀態(tài)的接觸角。可以理解為下滑時(shí)流溢前坡面所必須增加到的角度。否則不會(huì)了生運(yùn)動(dòng)。而后退角是指在縮小液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸的三相線將動(dòng)而未動(dòng)狀態(tài)的接觸角，可以理解為下滑時(shí)液滴后坡面所必須降低到的角度。
