如何在表面表征中利用接触角：静态接触角

　　接触角测量是表征固体表面润湿性的最有用的方法。它提供了对表面最敏感、定量、成本最低且易于进行的测量。由于这些原因，接触角测量被广泛用于许多工业领域。然而，测量的明显简单性有时会产生误导，在进行接触角测量时应小心，以便能够得出正确的结论。

　　一个明显的问题是每个表面不仅有一个独特的接触角。相反，可以测量静态接触角、前进和后退接触角以及粗糙度校正接触角。这些中的每一个都可以在同一表面上显示不同的值，有时可能会混淆要测量哪个值。另一方面，虽然其中一个接触角可能与手头的问题无关，但另一个可能更适合解决它。

　　什么是静态接触角？

　　静态接触角是液滴与固体表面接触的角度的量度。

　　静态接触角可以估计表面的亲水性/疏水性

　　静态接触角通常用于确定表面的亲水性/疏水性。如果接触角测量是用水完成的，当接触角低于 90 度时，表面称为亲水的，而当接触角高于 90 度时，表面称为疏水的。

　　亲水和疏水表面有多种应用，当为此类应用选择材料时，静态接触角可能很有用。

　　静态接触角可用于质量控制，例如评估表面处理对接触角的影响。例如，如果已知成功的等离子体处理可将接触角从超过 90 度降低到 30 度以下，则接触角提供了一种简单的检查方法。

　　静态接触角用于计算表面自由能

　　静态接触角最常见的用途之一是计算表面自由能。表面自由能是固体表面的一种性质。测量表面自由能作为润湿性的先决条件之一是固体的表面自由能高于涂料配方的表面张力。因此，通常计算表面自由能，并将该值与不同涂料配方的表面张力进行比较，以确定最佳配方候选者。

　　与静态接触角相关的问题

　　尽管静态接触角的测量看似简单，但也存在一些与之相关的问题。理想和真实表面的吉布斯自由能草图可以很容易地解释主要问题。如果表面是理想的，那么液滴将只有一个能量最小值。测得的接触角将等于这个能量最小值，可以称为平衡接触角。然而，在真实表面上，有几个局部最小值，它们之间存在能量障碍。这意味着在真实表面上，液滴可以采取介于两者之间的任何形状，并且不一定等于全局能量最小值。