動態(tài)接觸角描述的是液滴在運動表面上的接觸角。它不是一個固定的值,而是一對值:前進角:當表面推開液滴(或液滴向前鋪展)時,在液滴前端形成的較大接觸角。后退角:當表面拉回液滴(或液滴向后收縮)時,在液滴后端形成的較小接觸角。
一個經(jīng)典的比喻:想象在桌面上傾斜一個水滴:水滴的下方(前端) 會試圖向前爬,但被表面張力拉住,形成一個較大的角度,這就是前進角。水滴的上方(后端) 會向后收縮,形成一個較小的角度,這就是后退角。
為什么這很重要?靜態(tài)接觸角(我們通常說的那個固定值)只是一個理想狀態(tài)。動態(tài)接觸角(前進角與后退角之間的差值,稱為接觸角滯后)才真正反映了表面的真實物理化學(xué)性質(zhì),如粗糙度、化學(xué)不均勻性等。它決定了液滴在表面上開始移動的難易程度。滯后越大,液滴越難移動(比如蓮花效應(yīng));滯后越小,液滴越容易滾動。
其實就是液體在固體表面動態(tài)移動時(比如鋪展、收縮或滑動)測量的接觸角,和液體靜止時的 “靜態(tài)接觸角" 對應(yīng)。它能反映液體與固體表面作用的 “動態(tài)過程",而不只是最終的平衡狀態(tài)。核心特點和價值可以總結(jié)為兩點:反映真實運動狀態(tài):很多實際場景中液體并非靜止,比如涂料涂刷、農(nóng)藥噴灑、雨滴滑落等。動態(tài)接觸角能更貼近這些真實應(yīng)用,比如判斷液體在固體表面的鋪展速度或抗滑落能力。
體現(xiàn)表面異質(zhì)性:靜態(tài)接觸角只能給出一個平衡值,而動態(tài)接觸角通常會測出兩個值 —— 液體前沿向前移動時的 “前進角",和向后收縮時的 “后退角"。這兩個角的差值(滯后性),能反映固體表面的粗糙程度或化學(xué)組成是否均勻。接觸角測定儀正是用于精確測量這些動態(tài)接觸角的關(guān)鍵設(shè)備,通過控制液滴的增減或表面的傾斜,捕捉前進角和后退角的變化。在實際應(yīng)用中,接觸角測定儀能夠幫助研究人員量化表面的潤濕性行為,從而指導(dǎo)材料表面的設(shè)計與優(yōu)化。