当液滴在固体表面上运动或形状发生变化时,它的接触角不再是一个固定值,而是会随着运动而变化。为什么会产生动态接触角?根本原因在于固体表面不是理想光滑、纯净的。表面粗糙:液滴边缘移动时,会被微小的沟壑“卡住"。化学不均:表面有亲水区和疏水区,液滴倾向于“赖在"亲水区,“不愿去"疏水区。这就导致了:推动它需要更大的力(表现为接触角变大,即前进角)。拉回它需要克服吸附(表现为接触角变小,即后退角)。
最重要的概念:接触角滞后前进角与后退角之间的差值,被称为 “接触角滞后"。滞后值大:说明表面很不均匀或很粗糙,液滴很难在上面移动(例如:胶水、在粗糙墙上的水珠)。
滞后值小:说明表面非常光滑、均匀,液滴极易滚动(例如:荷叶上的水珠,一碰就掉)。动态接触角不是一个单一的数字,它描述了液滴在实际表面上运动时的真实、复杂的行为。它告诉我们,表面的微观结构对液体行为的影响远比我们想象的要大。静态接触角是表面的“身份",而动态接触角则是表面的“性格测试"。
它的核心是反映液体与固体表面作用的 “动态过程",而非仅停留在最终的平衡状态,主要有两个关键特征:对应真实运动场景:实际应用中液体常处于动态,比如涂料涂刷时的铺展、农药在叶片上的滚动、雨滴从玻璃滑落等。动态接触角能更贴合这些场景,判断液体的运动趋势和速度。可用来判断固体表面的粗糙程度或化学均匀性。例如,使用水滴角测定仪可以精确测量前进角和后退角,从而量化接触角滞后,为表面性能分析提供关键数据。此外,水滴角测定仪在动态接触角研究中具有不可替代的作用,能够实时捕捉液滴形态变化,帮助深入理解液体与固体表面的动态相互作用机制。