黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训专业课程函授学习材料(4)

在日常生活以及生产过程中，人们经常碰到许多固液界面现象，如农药液在植物枝叶上铺展，以期长期发挥更大的药效，涂刷油漆时，要求展成薄层又不脱落，这些都与润湿有关。

1 液体在固体表面上的润湿作用

液体在固体表面上的润湿现象可分为三种：浸渍、粘附和铺展，如图1-7所示。广义地说，润湿是指一流体取代固体表面另一种流体。润湿是涉及三个相，其中至少二个相是流体。

(1) 附着（粘附）润湿：液体和固体接触后，L/G和S/G界面被S/L界面取代过程。

现在我们取单位面积来分析附着过程。此时可直接用界面张力代替表面功（即表面吉布斯函）。

dGT.P.n.=γdA. ΔG=γA A为单位面积。 ΔG1=γS/L-（γL/G+γS/G）

定义；粘附功Wa=-ΔG1=γL/G+γS/G-γS/L≥0，可以发生粘附润湿。

(2) 浸渍（浸湿）润湿：固体浸入液体中的过程，S/L界面取代S/G界面的过程。 ΔG2=γS/L-γS/G≥0

定义Wi为浸渍功。Wi=-ΔG2=γS/G-γS/L≥0

(3) 铺展润湿；S/L界面取代S/G界面的同时，液体表面也得到扩展的过程。 令小液滴原来表面积x，且x＜＜1。 ΔG3=γS/L+(1-x)γL/G-γS/G≈γS/L+γL/G-γS/G 设铺展功为S=-ΔG3=γS/G-γS/L-γL/G≥0

图1-7三种润湿现象

对于上述三种润湿

a)粘附 Wa=γL/G+γS/G-γS/L≥0

浸渍 Wi=γS/G-γS/L≥0 同一物系 Wa＞Wi＞S 铺展 S =γS/G-γS/L-γL/G≥0

S＞0必有Wa和Wi＞0，能铺展必能粘附，反之不一定。 b) γS/G↑,γS/L↓,对于三种润湿均有利。

c) γL/G↑对于粘附有利，对于铺展不利，对于浸渍无影响。

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上面的公式就是关于各种润湿的能量判据。知道了三种界面张力数值可直接计算。但是到目前为止，γL/G的数据较易测得，将来大家还要做这方面的实验。而γS/L的数据测量非常困难。这给能量判据的应用带来了困难。但是我们可以从另外一个角度来探讨， 二、接触角与润湿方程 1接触角与润湿方程的定义

液体滴于固体表面，在S.L.G三相交界处，平衡时如下图1-8所示

图1-8 接触角示意图

接触角θ也叫润湿角。自S/L界面经过液体内部到L/G界面的夹角叫接触角。注意是γS/L和γL/G两个界面张力间的夹角，在A微元处根据力的平衡条件有 γS/G=γS/L+γL/Gcosθ 即润湿方程

1805年由T. Young提出来的，习惯上也叫杨氏方程。可以把润湿方程代入到能量判据公式中，整理得

能量判据 接触角判据 Wa=γL/G+γS/G-γS/L=γL/G(cos θ+1)≥0 θ≤180o Wi=γS/G-γS/L=γL/Gcos θ≥0 θ≤90o

S =γS/G-γS/L-γL/G=γL/G(cos θ-1)≥0 θ=0o 或不存在

由上看出，原则上只要测定了液体的表面张力ζL/G和接触角θ，就可以判断三种润湿情况。