關鍵詞：虛數接觸角，超親材料，定量區別，額外力，毛細管力，潤濕

摘  要：一種全新的方法和全新的概念：虛數接觸角，定量區分超親材料的親水特性

        接觸角是表征材料表麵潤濕性的重要手段，不同的接觸角範圍表示材料表麵不同的潤濕行為。基於水在材料表麵的接觸角範圍可以把材料表麵的潤濕特性分為：超親水，親水，疏水和超疏水（圖1）。當水在材料表麵*鋪展時接觸角達到小0°。 然而，您是否考慮過對這種*潤濕的材料表麵的潤濕行為再進一步區別呢？比接觸角為0° 還要親的表麵是否存在呢？該如何定量區分超親材料親的程度呢？好的，在這裏榴莲视频下载官网入口對超親材料表麵的水接觸角引入一個虛數接觸角的概念，下麵來介紹一下什麽是虛數接觸角。

       光學榴莲视频色板APP网站进入破解版可以測量的小接觸角為0°。另外，接觸角測量也可以用表麵榴莲视频污污下载實現，表麵榴莲视频污污下载測量接觸角原理是將樣品懸掛在高精密天平上，將其插入水中並停留在一定的高度，水會向樣品表麵自然鋪展，天平同時檢測質量隨時間增加得到質量變化曲線。用質量法測量不同材料接觸角時，Jennissen et al.發現一個現象，對於*潤濕的超親材料會有一個額外的力，比如：等離子噴塗cp-titanium的鈦合金（TPS）表麵，其水接觸角（WCAs）低於0°，Jennissen et al.將此低於0°的接觸角稱為虛數接觸角 ，用Ө表示。

       對於超親材料，精密天平在樣品潤濕的過程中不僅檢測到了常規的Wilhelmy力F_W外，還檢測到一個額外的力F_Σ，該力由材料表麵額外的鋪展和毛細管力造成（下麵的公式1：P是潤濕周長，γ為表麵張力，k為常數，Fimb是水浸潤表麵微凸物造成的力），與傳統經典公式相比，額外的力的存在導致了cos q > 1。

       如果超親材料的測量用經典的方法分析，接觸角計算與天平實測的重量是不同的，因為如果根據實測的重量值，會出現cos q > 1的現象，而按照傳統的方法，所有cos q ≥ 1的點都被歸於接觸角為0° (圖2A)。但是，如果榴莲视频下载官网入口采用虛數接觸角，曲線可以連續跟蹤cos q ≥ 1的部分並與真實的重量曲線軌跡保持一致(圖 2B)，因此，榴莲视频下载官网入口就可以計算所有的cos q ≥ 1的真實情況，並獲得表觀前進虛數接觸角，例如：利用這種方法得到TPS的虛數接觸角為Ө=20.6i^° 。另外，從圖2C可以看到經典理論接觸角與虛數接觸角相結合，能夠更清晰的表示超親材料表麵快速的潤濕曲線圖。

 <圖2>   A) 和B) 黑線: 原始 Wilhelmy 法天平真實重量測量值。紅線：全過程重量變化的接觸角值，分別根據經典公式（圖A）Ө = arccos (F/Pg) 以及考慮 FW 和 FΣ 力的作用的改進公式（圖B）。C) 超親材料TPS表麵潤濕速率曲線，遵循真實重量變化，未作cos q ≥ 1時的接觸角值0°修正。

        非常有趣的問題是, 是什麽導致了額外的力的產生以及虛數接觸角呢？有四種主要因素影響粗糙表麵的潤濕，它們是內聚力，粘附力，鋪展和浸入。對於TPS材料來講，多孔表麵的毛細管結構導致了額外力的產生，這部分額外力的大小決定了虛數接觸角的大小。從圖2C可以看到TPS超親材料的潤濕速度是相當快的，對於一小片10.4 mm TPS，僅僅侵入水中7-8µm (1/1351 的10.4mm) 就可以達到10i° 虛數接觸角，說明暴露在空氣中的幹燥小片狀TPS具有瞬時潤濕的鋪展行為。如下圖模型說明，毛細管力導致了水從底部向幹燥表麵方向不斷填充表麵微突物形成鋪展驅動膜，如彎月麵形（圖3A），直到全部潤濕粗糙表麵（圖3B）。

         綜上所述，虛數接觸角對於定量區別超親材料的親水性非常有用，如：齒科植入體和其它生物相容性材料等。

目前隻有德國 dataphysics 公司DCAT係列動態接觸角儀的軟件具有虛數接觸角的測量功能，DCAT係列產品是解決此類超親材料定量差別分析的*。

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參考文獻：

Hyperhydrophilic rough surfaces and imaginary contact angles; H. P. Jennissen; Mat. -wiss. u.Werkstofftech. 2012, 43, 743-750; DOI: 10.1002/mawe.201200961