不同润湿滞后实验方法的比较

讨论润湿滞后现象的最佳实验方法。为了对比体积法、斜板法以及联用法(体积法与移动针头法相结合),在3块不同粗糙度固体表面上,采用3种方法对强亲水到疏水范围内的液滴进行润湿滞后实验。实验结果表明:当表观接触角θ_(ap)≤60°时,体积法对液滴施加的垂直外力不会影响实验结果,且具有较好的重复性;而当θ_(ap)>60°时,垂直外力会改变液滴形状、三相接触线长度及接触模式,不适合对润湿滞后进行测定。在斜板法实验中,由于液滴体积较小,其重力无法克服固-液黏附力与粗糙微结构产生的能量势垒,导致液滴无法在固体表面移动。移动针头法实验结果符合静摩擦力理论,且避免了因垂直外力导致的润湿阻力系数失真,可对θ_(ap)>60°的润湿滞后现象进行测试。将体积法与移动针头法联用为润湿滞后实验的最佳方法。

气泡在粗糙表面的润湿行为研究

目前,润湿状态及粗糙度对气泡润湿行为的影响尚不清晰。为了系统研究气泡润湿行为,在强亲水至疏水范围内的液体中,对三种不同粗糙度(r)固体表面(S1 r=1.15、 S2 r=1.64、 S3 r=2.29)上气泡的表观接触角及润湿滞后效应进行实验,得出杨氏接触角、粗糙度与气泡润湿行为之间的定性关系。结果表明:气泡润湿行为符合摩擦力理论;表观接触角与润湿滞后效应随着粗糙度的增加而减小;在亲水状态中,气泡受浮力与静水压力挤压,出现失真的表观接触角;随着杨氏接触角的增加,亲水体系中表观接触角与润湿阻力系数均无明显变化,当接近中性润湿状态时,表观接触角服从气泡Cassie-Baxter方程,S1与S2的润湿滞后效应明显增强,且S2的增加幅度小于S1,而S3的润湿滞后效应无明显变化;当接近中性润湿状态时,S1上气泡的表观接触角与液滴后退角相等、液滴表观接触角与气泡前进角相等,而更为粗糙的固体表面(S2、S3)未出现此现象。