自清洁纳米涂料的润湿作用
自清洁纳米涂料的方程反映了表面化学组成对接触角的影响,但忽略了表面微观形貎对接触角的影响,因此仅适用于光滑表面。式中的接触角是指在平滑表面上的接触角,可称之为本征接触角。液体表面在正常情况下是平滑的,或经过流动可达到平滑。所有表面均要保持最小表面面积,这是液体最终取得平滑的原因。但固体不同,固体表面常常是粗糙的,而且这种粗糙是被固定的,其粗糙程度如经i表示:式中,Ai为真实的表面积;AL为Ai的投影面积,亦即理想的几面积。对于液体,i=1,对于固体,i≤1.
前面讨论的表面润湿全以理想的平滑平面为基础的,当固体为非平滑表面时,其润湿性能有很大变化,因此对原有各个公工均应予以校正。设固体投影面积为单位面积,i则为实际面积,a为液体与固体的实际接触面积,由于粗糙表面中的孔隙并不能为液体所充满,所以一般a<i.a=i表示液体完全和固体表面接触,a=0,则完全不接触。注意,当固液接触面积为a时,气液界面的面各人 p="" a,因为气液表面是平滑的,这样,当完全未接触时,液体表面积为单位面积,完全接触时为0。<="">
这样就可以看出自清洁纳米涂料在润湿作用如下体现:
1. 本征接触角低于90度时,可发生自发沾湿,当本征接触角大于90度时,是否可沾湿依赖于表面粗糙度,当i值很高时,便不能沾湿,由于式中i有可能大于-1.
2. 本征接触角低于90度时,可自发浸湿,超过90度,不会浸湿。
3. 本征表面粗糙可话导征接触角低于90度液体的铺展。
通过以上方程式可以校正通常的一种误解,即认为对于金属自清洁纳米涂料来说,疏水纳米涂料表面一定较亲水的表面要防脏好,并不全面。疏水的表面为润湿差的表面,水在表面成珠状,若表面能为水所润湿并有一定粗糙度时,水可在金属表面铺展而流掉,这样积聚在表面的水量要比疏水表面水珠的量要少得多。珠状水珠中的脏物最后将留在金属表面,而流淌的水可冲刷表面的脏物。
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