Wilhelmy板法

这个方法用于测量液体的表面张力(SFT),两种液体间的界面张力(IFT)和液体与固体间的接触 。这个力通过作用在垂直的被浸没的板起作用。

背景

当一个垂直悬挂的板接触到液体的表面或界面时,然后力F的作用这个力和表面张力或界面张力σ相关,并且与接触角θ相关:

Wilhelmy板法示意图

板的润湿长度L等于它的周长。为了测量到力F,板被固定在表面张力仪的力传感器上。

测量方法

  • 测量表面张力和界面张力:由于化学惰性和易清洁性,铂在SFT或IFT测量时作为板材料被选择。同时由于其非常高的表面自由能,润湿效果非常理想,通常和液体形成0°的接触角θ(cos θ = 1)。所需的变量σ可以直接通过测量力来获得。与表面在测量过程中易变形的Du Noüy准静态环法不同,板法完全是静态的。这使得它可以记录SFT或IFT随时间的变化,以及到达平衡时的结束值。仪器:K100, K11,K20
  • 测量接触角:为了测量接触角,要将固体样品(通常为板形)浸没在一种已知表面张力的液体中。接触角能够从变换的Wilhelmy方程中计算得到:


通过Wilhelmy方法,动态接触角通常通过将固体片缓慢浸入液体,而后退出来测量。在润湿过程中测量前进角,在去润湿过程中测量后退角

固体的润湿周长L(液面位置的周长)必须已知,并且不能随润湿深度变化。为了测量润湿周长,可以用一种已知能最佳润湿(铺展)的液体进行测量,这种已知表面张力的液体与它的接触角为0°(cos θ = 1)。

Wilhelmy接触角的结果可以用于确定固体表面自由能。