Mouillabilité, angle de contact et mesure

Mouillabilité, angle de contact et mesure

Mouillabilité, angle de contact et mesure

Lorsque vous placez une gouttelette sur une surface solide, l'une des conditions suivantes peut se produire:

La goutte s'étend complètement sur la surface solide, formant un film liquide au-dessus de celle-ci.

La goutte s'étend sur la surface solide et forme une gouttelette plus plate.

Les gouttelettes ne s'étalent presque pas sur la surface solide, mais «reposent» dessus pour former une gouttelette très saillante.

Le mouillage fait référence au processus consistant à remplacer un fluide immiscible (un gaz ou un autre liquide) par un liquide sur une surface solide. Le degré auquel un liquide est mouillé sur une surface solide peut être mesuré par l'angle de contact, qui est l'angle entre l'interface liquide / air et la surface solide (y compris la partie en phase liquide)

Dans le premier cas, l'angle de contact est de 0 ° et on dit que le liquide peut complètement mouiller la surface solide; dans le second cas l'angle de contact est supérieur à 0 ° mais inférieur à 90 °, on dit que le liquide peut partiellement mouiller la surface solide; dans le troisième cas, l'angle de contact est supérieur à 90 °, on dit que le liquide ne peut pas mouiller la surface solide.

Pour un système triphasé donné de liquide / surface solide / atmosphère (qui peut également être une autre phase liquide incompatible avec le liquide), l'angle de contact doit être une valeur spécifique qui est déterminée par l'interaction entre les trois phases, c'est-à-dire liquide / gaz, liquide / solide et interface solide / gaz, est déterminé par le système lui-même, le résultat de la poursuite de l'énergie totale minimum. La forme de la gouttelette sur la surface solide est déterminée par l'équation YL, tandis que l'angle de contact fonctionne comme une condition aux limites. Dans le cas idéal, la relation entre l'angle de contact et la force d'interaction triphasée peut être décrite par l'équation de Young suivante (Young's eq.)

Gamme et exemples d'angles de contact

4) des gouttelettes d'eau sur la feuille de lotus

Pendentif Drop after fittting La plage d'angles de contact physiquement significatifs va de 0 ° à 180 °. Un angle de contact de 0 ° signifie que le liquide se répand complètement sur la surface solide jusqu'à la formation d'une monocouche (s'il n'y a pas d'obstruction!). Un angle de contact de 0 ° à 30 ° indique que le liquide a une bonne mouillabilité à la surface solide et s'étend bien. Cette gamme est importante pour de nombreux processus tels que les peintures, les revêtements, le nettoyage, le collage de nœuds et ainsi de suite. L'angle de contact entre 30 ° et 90 ° signifie que le liquide a une certaine mouillabilité à la surface solide, mais ce n'est pas très bon. Lorsque l'angle de contact est supérieur à 90 °, le liquide n'a aucune mouillabilité à la surface solide. Lorsque cet angle augmente à environ 130-140 °, le liquide commence à présenter une répulsion de surface sur la surface solide. Lorsque l'angle de contact est augmenté au-dessus de 150 °, la gouttelette est en fait simplement "assise" sur la surface, laissant la surface dès qu'elle a une chance et présentant un degré élevé de répulsion sur la surface. C'est le cas des gouttelettes d'eau sur le feuillage du lotus, avec des angles de contact allant jusqu'à environ 170 °, connus sous le nom d '"effet lotus", souvent appelés surfaces superhydrophobes. Ils sont autonettoyants et ont de grandes applications potentielles, c'est donc un point chaud dans la recherche actuelle.

Δθ = θ _a - θ _r

La surface réelle non idéale, résultant en une caractérisation d'angle de contact de la mouillabilité de la surface de la pratique traditionnelle n'est pas parfaite, vous devez également considérer l'hystérésis angle de contact, afin de caractériser pleinement, tels que les propriétés de surface superhydrophobes.