接觸角測(cè)量?jī)x中接觸角的由來(lái)

托馬斯 楊是在研究毛細(xì)流動(dòng)體系時(shí)，產(chǎn)生了接觸角的概念。 毛細(xì)流動(dòng)體系是三相體系，包含固相、液相和另一種流動(dòng)相（氣相或另一種液相）。對(duì)于這樣的體系中的毛細(xì)流動(dòng)靜驅(qū)動(dòng)力是由界面張力、三相界面幾何形狀和三相邊界線(xiàn)上固體表面幾何形狀三種基本量控制的。當(dāng)液體與第二流體相（氣相）和固體表面接觸時(shí)，就產(chǎn)生了液體-流體（ 液/氣）界面取向的力不平衡，這是因?yàn)槭顾尸F(xiàn)出在固體表面的特征平衡取向的狀態(tài)，這就是接觸角的產(chǎn)生，也成為接觸角效應(yīng)。平衡時(shí)，可以認(rèn)為接觸角時(shí)物質(zhì)固有的常數(shù)，它僅僅依賴(lài)于三個(gè)相組成的本質(zhì)，與物質(zhì)存在量的多少無(wú)關(guān)。

從熱力學(xué)的角度出發(fā)，接觸角的值取決于體系中三相達(dá)成的熱力學(xué)平衡。達(dá)成平衡時(shí)，三相的化學(xué)勢(shì)應(yīng)相同。如果把固/氣界 面的界面能表示為 γSV ，固/液界面的界面能表示為 γSL，液／氣界面的界面能（即界面張力）表示為 γ，這樣就可寫(xiě)出如下的方程式它表示水平方向作用力的總和，在平衡時(shí)必須滿(mǎn)足等于 0 的條件：

g SV −g SL −g cosq₀ = 0

這就是著名的楊方程 （Young Equation）這里的q₀是（實(shí)驗(yàn)測(cè)量的）熱力學(xué)平衡（equilibrium thermodynamic）接觸角。根據(jù) Young‘s 方程，對(duì)于一給定的體系熱力學(xué)上的接觸角 (q₀) 應(yīng)該只有一個(gè)，也即是一定值。這個(gè)wei一定值是表面理想化下得出的，并不是接觸角測(cè)量?jī)x實(shí)際測(cè)量出來(lái)的真實(shí)數(shù)值。

二百多年來(lái)，接觸角已經(jīng)成為衡量潤(rùn)濕行為的重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，托馬斯楊方程也是潤(rùn)濕領(lǐng)域的基本的理論之一。接觸角測(cè)量?jī)x也隨著材料科學(xué)的發(fā)展，成為了材料實(shí)驗(yàn)室*的實(shí)驗(yàn)室儀器。今年4月，中國(guó)科技大學(xué)的科學(xué)家*從力學(xué)角度重新解釋了托馬斯楊方程，我們會(huì)在以后的文章中探討。
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