表面张力的公式与单位,表面张力的三种表示方法

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-04 14:35:58

图16 物质间关系示意

很自然的,表面张力会存在于任何一个界面上,其大小与两侧物种的相对亲和关系有关,而方向沿着界面指向使得该界面收缩的方向。而最终的状态需要让这三个力的分量达到平衡。

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图17 三个界面交界处张力的竞争

对于浸润的情况,液体与固体物质间的关系很好,最为极端地可以认为该界面处的表面张力小到可以忽略。这样一来,需要红色和蓝色的力的水平分量达到平衡,液滴的形状趋于扁平。一般将气液界面处张力与液固界面的夹角称为接触角,对于浸润现象显著的亲水表面接触角很小。

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图18 浸润微观示意

反之,对于疏水表面,固液界面处的表面张力可能非常大,以至于接触角只有达到钝角甚至趋近于180°才能达到平衡,此时的现象称为非浸润或者不能浸润。而这种表面由于较高的疏水性被称为超疏水表面

表面张力的公式与单位,表面张力的三种表示方法(23)

图19 非浸润微观示意

讲到这里,部分读者可能已经猜到了,荷叶的表面正是一种天然的超疏水物质,因此水在荷叶的表面呈现接近球形

图20 自然界中的超疏水现象

不仅是自然界中,科学家们在实验室中也制备出效果更加显著的超疏水或超亲水表面,比如下图中呈现出极端的非浸润与浸润现象

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