Blog-超疏水表面的浸潤性-接觸角、摩擦和粘附

2021-08-26

在觀察了荷葉的超疏水性和自清潔效果后，非浸潤性表面引起了科學界的廣泛關注。基于荷葉的微觀結構，人工超疏水表面已經在世界各地取得了很大的研究進展。這些超疏水表面的材料很快有了實際的應用，如自清潔、防霧和防冰材料以及作為紡織品的涂層等。隨著人們對超疏水性及其潛在應用的認識逐漸加深，對其疏水性程度的測量方法也有了更多需求。

傳統方法-接觸角的測量表征超疏水表面

根據定義，超疏水表面的接觸角要大于150°且接觸角滯后要低。因此測定前進角和后退角是最常規的測量辦法。對于超疏水表面來說前進角和后退角測量的首 選方法是通過緩慢增加或減少液滴體積的方法。除了前進角和后退角，滑動角和滾動角的測量也與接觸角滯后有關。雖然上述接觸角測量方法已十分成熟，但對超疏水表面浸潤性的測量不夠敏感且精度不夠高。

自由衰變和共振測量方法

超疏水表面的一種電位表征方法是振蕩磁滴法。在這種方法中，將含有磁性氧化鐵納米顆粒的水滴放置在被測表面，并在磁鐵的幫助下振蕩。當振蕩停止時，液滴剩余的動能和勢能通過自由衰減振蕩而耗散。從振蕩數據中可以提取出與表面滑動有關的摩擦力。簡而言之，摩擦力越小，液滴越容易從超疏水表面滑出。該方法不僅可以研究超疏水表面的均勻性，而且為表面測定提供了一種有效的方法。

掃描液滴粘附顯微鏡

最新發展的超疏水表面表征方法被稱為掃描液滴粘附顯微鏡。該儀器由一個垂直安裝的力傳感器和滴液探頭（如水）和一個多軸樣品臺組成。樣品被提升到與探針液體接觸的地方，并測量一個咬合力。然后將工作臺放低，并測量拉力。壓力和拉力分別與前進角和后退角有關。在多軸采樣階段的幫助下，可以繪制大面積的圖像。該系統的靈敏度可允許是均勻表面上看到的最小差異