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粘附力表征的是将一个液滴从它所接触的表面分离所需的力。它提供了一种量化液体和固体之间相互吸引力的方法。
表面对液体的粘附力取决于表面的润湿性、液滴的体积、液体的表面张力以及采用的测量方法。在给定的测量条件下(例如,固定液体体积和测量方法),粘附力由表面的接触角决定。更具体地说,是由表面的后退接触角决定的。后退接触角是固-液-气三相线开始收缩的临界接触角。具有较大后退接触角的表面具有较低的粘附力。
粘附力测试方法示意图如下。首先附着在微天平上的液滴与样品表面接触,然后慢慢分离出来。在这个过程中,通过微天平记录力-位移曲线。当表面和液滴分离时的拉脱力即为粘附力。下图显示了从疏水表面获得的典型力-位移曲线。表面和水滴之间的粘附力表现为拉脱力。
用于测量粘附力的实验装置。
从疏水表面和水滴获得的力 - 位移曲线。红色箭头表示拉力。
粘附力可用于表征自清洁表面的憎水性。具有低固-液粘附力的表面更适合于自清洁应用。微织构表面具有较大的表观接触角,粘附力可提供微织构表面的润湿状态信息。例如,Wenzel型润湿状态的表面(a)通常表现为较大的粘附力,而Cassie-Baxter型表面(b)的粘附力一般低得多。
两种不同的润湿状态。(a)Wenzel州,和(b)Cassie-Baxter州。