毛细管中毛细作用-接触角与表面张力相关检测方案(接触角测量仪)

DKSH Blog-毛细作用-接触角与表面张力如何相关 毛细管作用也叫毛细管填充作用或排芯作用，主要是指液体自发流入或者填满毛细管或者孔隙中。最著名的例子是毛细管上升：当内径很小的玻璃毛细管被放到水中时，毛细管内的水会上升到比毛细管外部水还高的位置。这种现象是由表面张力作用产生的，这就是为什么毛细管越细，水位上升越高。 毛细管作用并不仅仅在水中存在，在油相、有机溶剂和生物液体中均有存在。毛细作用在许多自然、工业和商业过程中起着重要的作用。自然界中的例子有水被从树根输送到树梢，以及水在含水层的移动。。工业和商业中的例子包括是由提取和横向流家庭诊断测试。在日常生活中，使用吸水性厨房纸巾有效地清洁液体溢出是基于毛细作用的。 1、 当自由能变化为负时，毛细作用是自发的 毛细作用是表面自由能的最小化引起的。杨氏方程描述的接触角和表面(界面)自由能的关系如下： 其中Y1v、Ys和Ysl分别是气液界面、气固界面和液固界面的自由能。 当一部分毛细管被润湿，气固接触接触的表面积(▲A)降低，同时产生了相同面积的固液接触区域，而自由能的改变(△E)则与上述相关： 将自由能的改变与接触角联系起来，则使用杨氏方程可得到下述表述： 对于亲水表面来讲，接触角<90°这意味着浸润毛细管的自由能变化为负，即发生自发填补。 2、 毛细作用可用毛细压力来理解 毛细作用也可用毛细压力来理解。在所有弯曲的液体界面都存在一个压强差，叫做拉普拉斯压强，，它是由界面上液体分子间的不平衡力引起的。对于具有圆形截面(半径为r)的孔隙，毛细管压力为： 由此可见，接触角越小(孔隙越亲水)，毛细压力越大，毛细作用越强。孔隙越小，毛细作用越强。因此，在特征尺寸远远大于1mm的宏观系统中，毛细填充作用并不是主要因素。表面张力对毛细压力的影响更为复杂：方面，毛细压力与表面张力成正比；另一方面，高表面张力的液体通常也具有高接触角，这也降低了毛细压力。需要强调的是，理解上述毛细作用的两种方法(自由能变化或毛细压力)是对同一物理现象的两种描述，而不是两种不同的现象。 有了上述提到的信息，就可以根据液体的尺寸、接触角和表面张力来预测液体在应用中的行为，如横向流动医学诊断测试。这种测试用于分析血液或者尿液样本，这些样本的表面张力低于水，但仍很高。因此，在这种测试中使用的材料必须是非常亲水的，可以依靠毛细管填充，例如玻璃、亲水纸或亲水聚合物。另一方面，在液体运输的应用中，如乙醇(对聚合物的接触角要小得多)，即使是天生疏水性的聚合物也在具体应用中被使用。 选择大昌华嘉，就是选择仪器应用专家Think Asia. Think DKSH.www.dksh-instrument.cn 电话： 邮箱： ins.cn@dksh.com 毛细管作用也叫毛细管填充作用或排芯作用，主要是指液体自发流入或者填满毛细管或者孔隙中。最著名的例子是毛细管上升：当内径很小的玻璃毛细管被放到水中时，毛细管内的水会上升到比毛细管外部水还高的位置。这种现象是由表面张力作用产生的，这就是为什么毛细管越细，水位上升越高。