液体表面张力 表面张力的方向图示
液体表面张力为一种物理现象,它让液体中的分子相互吸引并集结成力。液体的分子内部的力量在作用于它们,这使其表面的肌肤层被压缩与紧密。这就是我们说的表面张力。
每当一滴液接触一个固态的表面时,它会被多种界面张力所影响。这些包括与固体接触的界面张力(γs)、与空气接触的界面张力(γl)以及液态与固态之间的界面张力(γsl)。当这些力达到平衡状态时,液滴便在表面上呈现出一种固定的形态。
不同液体在相同的固体表面形成接触角会有所不同。一个具有较小接触角的液体往往意味着其表面张力较低。这个接触角的大小,可以反映固体的表面与液体之间的性。例如,图1.9(a)中的小接触角表明了固液间的良好性;而图1.9(b)中的大接触角则显示了固液间的性较差。
不仅是液体,固体也有其自身的表面能和表面张力。固体表面能的定义是在将其拉开并形成新的表面时所需要的能量。如果固体表面未被污染、保持清洁,那么其表面能就会很高,也称为高能状态。与其他固体表面接触时,高能状态的固体通常会展现出强大的粘附能力和显著的摩擦力。
在面对同种液体在不同固体表面的情况时,不同的接触角也体现了固体的不同特性。小接触角表示该固体的表面能较高,属于亲水性表面;而大接触角则说明该固体的表面能较低,属于疏水性表面。这种疏水性表面难以与液体和其他固体表面进行亲和和粘着。
对于结晶固体而言,其表面能的形成与晶面的解理有关。由于晶体各面的原子数量不同,原子数较多的面更容易解理,因此这些表面的表面能相对较低,也更容易发生滑移。