Washburn法

Washburn法用于测定多孔物质的接触角表面自由能,例如块状粉末或者染料,可吸收物质,如纸和布料。

背景

在Washburn测试中,底部带有滤器的玻璃管装有粉末与测试液体接触,由于毛细管效应液体上升,管内增加的质量与时间会被记录。如果粉末看起来像在毛细管中形成束状,这个过程就可以被Washburn等式描述:

(m = 质量; t = 流动时间; σ = 表面张力; c = 粉末毛细管常数; ρ = 液体密度; θ = 接触角; η = 液体粘度)

常数c包括毛细管数量和平均半径,同时取决于粉末性质和测试管的性质。

质量的平方m2除以时间t显示出线性区,斜率对于已知属性的液体(σ, ρ and η),只含有2个未知量c和θ

为了确定常数c,需要用高润湿性(铺展性)液体(如正己烷)做测试,这类液体的接触角 θ是0°(cos θ = 1),然后其他液体就能测定接触角θ。这样测试的接触角是前进角,因为这是在润湿过程测试的。粉末表面自由能可以用不同模型下的接触角计算而来。

因为c取决于容积密度,必须保证所有测试下同种粉末装载均匀。
这种方法无法测量接触角大于90°,因为粉末没有发生润湿。这种粉末可以压成片然后用一般光学液滴形状分析来测定接触角。

参考文献

Washburn, E.W., Phys. Rev. 17, 374 (1921)