接触角测量仪在超亲水材料中的应用

材料表面的润湿性在基础研究和实际应用中具有重要的价值,超亲水作为一种极端的特殊润湿现象,近年来吸引了国内外研究者的广泛关注。接触角测量仪作为表面润湿性能检测的重要仪器,也逐渐进人们的视野。

1.何为超亲水材料?

定义:超亲水一般是指水滴能够在材料表面完全铺展开,使接触角等于或者接近于0°

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由于超亲水表面与水具有强烈的吸引力,所以它具有自清洁、防雾等特点,在很多领域都表现出很强的应用潜力。

2.亲水机理:

①高表面能物质的表面构造粗糙度

当高表面能固体的粗糙表面与水滴接触时,为了使整个体系处于

平衡,水滴首先会在固体表面铺展并渗透到这些微纳结构中,然

后剩余的水在水膜表面完全铺展开来。

②光致超亲水机理

光致机理又分为光催化和氧化还原机理。两者都是通过紫外光照射,不同的是前者在照射过程中表面的憎水性有机物被分解掉,表面只剩下亲水性的光催化活性物质。后者则是表面发生氧化还原反应达到表面超亲水的机理。


3.超亲水材料的制备方法:

目前常见的制备方法有溶胶-凝胶法、气相沉积法、模板法、相分离法和层层自组装法等。

随着超亲水表面制备技术的发展,其在工业和日常生活中也逐步得到了应用,如自清洁与防雾、油水分离以及其它方面。

陈琛[3]通过溶胶-凝胶法制备复合 TiO2-SiO2薄膜在极短的光照后用接触角测量仪测量接触角值接近 0°,达到超亲水,具备良好的自清洁、防雾特性。


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除此之外,还有人利用简单的方法制备出具有微纳结构的表面,该表面表现出超亲水性和防反射性,将这种表面构造在太阳能玻璃表面可以大大提高太阳能的转化效率。

还有人们研究了固体阻力的影响因素,发现具有纳米结构的超亲水或超疏水表面对球状固体的阻力几乎为0,可以起到减阻的作用。

随着人类科技发展,相信未来会逐渐增加亲水性材料的应用,然而接触角测量仪仪在这里扮演的角色也是相当重要,它可以表征各种方法制备的亲水性表面是否符合超亲水要求,为后续更多制备方法奠定了基础,以及提供了强有力的表征手段。