在超疏水表面的兩種接觸角測量方法比較

現(xiàn)階段科學(xué)研究對(duì)超疏水表面表征的需求呈日益增長的趨勢。而可靠性和重復(fù)性是這些測量的關(guān)鍵因素。接觸角測試是超疏水表征的常用方法，而靜態(tài)接觸角是其中最為常用的測試方法。另外，對(duì)于超疏水特性的研究，前進(jìn)角和后退角在某些實(shí)驗(yàn)中同樣需要被測試。

超疏水表面的接觸角測試，如同其字面的定義，由于疏水性的關(guān)系，水滴寧愿附著在針上，而不是附著在樣品表面上，因此測試非常具有挑戰(zhàn)性。

靜態(tài)接觸角不易受到磨損度的影響

在超疏水表面開發(fā)中，耐久性的評(píng)估是挑戰(zhàn)之一。因此，測試人員通常需要進(jìn)行不同類型的磨損測試以評(píng)估其耐久性。靜態(tài)接觸角測量是經(jīng)常被采用的方法，但是它無法提供太多磨損影響的信息，原因是超疏水表面的前進(jìn)角太高，靜態(tài)接觸角不易受到磨損的影響[1]。

類似的例子在涂有超疏水表面的纖維測試中得到了驗(yàn)證。記錄靜態(tài)接觸角和接觸角滯后與洗滌次數(shù)的關(guān)系。從曲線上觀察發(fā)現(xiàn)，在60個(gè)洗滌周期中靜態(tài)接觸角始終保持較高的值，約為150°。而接觸角滯后在20個(gè)洗滌周期左右就開始迅速增加，在60個(gè)洗滌周期后達(dá)到60°[2]。

推薦使用全自動(dòng)進(jìn)樣方式，對(duì)超疏水表面進(jìn)行評(píng)估

建議使用針法測量接觸角。在這種方法中，將一個(gè)非常細(xì)的不銹鋼針靠近表面。 滴液速率設(shè)置為低值，以減少由液體流動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)影響。只要液滴與表面之間的接觸線一直在移動(dòng)，就持續(xù)進(jìn)行滴液，最終測得前進(jìn)角。 同樣地，將液體抽回針頭，記錄液滴與表面的接觸線開始收縮時(shí)的角度，可以測得后退角。

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[1] X. Tian, T. Verho, and R.H.A. Ras, ”Moving superhydrophobic surface toward real-world applications”, Science 352 (2016) 142.
[2] Zhao, Y., Xy, Z., Wang, X. and Lin, T., ”Photoreactive azido-containing silica nanoparticle/polycation multilayers: Durable superhydrophobic coating on cotton fabrics”, Langmuir 28 (2012) 6328.