在物理化學領域中,界面現象研究是一項非常重要的研究方向之一。而接觸角作為表征固液表面相互作用的關鍵參數,一直是物理化學研究的熱點之一。本文將介紹一種常用于測量接觸角的儀器——接觸角儀。
一、原理
接觸角儀是用于測量固體表面的接觸角的儀器??梢跃_測量固-液、氣-液,和固體-氣-液三相系統的接觸角,可用于研究潤濕、液體擴展等界面現象的測量應用。
它有多種形式,但基本的構造都通常由一臺光學顯微鏡、一個注射器和一個平臺組成。在這個平臺上,會放置一個液滴,并將其緩慢注入到上面。然后使用光學顯微鏡可以看到液滴形成的圖像,通過軟件測量儀器可以給出精確的接觸角測量結果。
二、接觸角簡介
接觸角是固體和液體界面上三相之間夾角的度量,通俗來講就是液滴與固體表面接觸面出現的夾角。接觸角越小,代表著液體與固體表面的親和力越好,液體能夠在表面得到更好的擴展。相反,接觸角越大,則表示液體在固體表面上的黏附力較小,將難以在表面上擴展開。
接觸角的大小不僅受到液體表面張力的影響,還受到固體表面性質的影響,因此接觸角可以被用作表征液固界面性質的關鍵參數。
三、應用
1.制藥行業
藥品的口感與質量與其吸收速度、生物利用率等因素有關。而接觸角儀可以被用于研究固體藥物和生理液體之間的交互作用,從而更好地了解藥物的吸收速度和生物利用率等
2.材料領域
在材料領域中,可以被用于研究各種表面涂層、附加物或處理的效果。通過調整它們的化學成分和表面粗糙度,可以改變固體表面的性質,進而影響接觸角的大小。
3.液態生物學
在液態生物學領域中,可以被用于研究細胞對不同基質(細胞支撐基質等)的界面相互作用,以及流體中微小固體顆粒的擴散特性。
四、局限性
雖然接觸角儀在界面研究領域中有著廣泛的應用前景,但它也有一些局限性。例如:接觸角測量的結果容易受到環境因素、固體表面形貌和化學成分、液滴半徑、液體表面張力以及液滴與固體表面之間的滑移作用等因素的影響。
五、結論
接觸角是表征固/液界面性質的重要參數,而接觸角測量的精度直接關系到接觸角測量數據的可靠性。因此,發展為豐富微觀世界研究提供了突出的工具,也為生產和工藝問題的解決提供了理論支持。