在物理化学领域中,界面现象研究是一项非常重要的研究方向之一。而接触角作为表征固液表面相互作用的关键参数,一直是物理化学研究的热点之一。本文将介绍一种常用于测量接触角的仪器——接触角仪。
一、原理
接触角仪是用于测量固体表面的接触角的仪器。可以精确测量固-液、气-液,和固体-气-液三相系统的接触角,可用于研究润湿、液体扩展等界面现象的测量应用。
它有多种形式,但基本的构造都通常由一台光学显微镜、一个注射器和一个平台组成。在这个平台上,会放置一个液滴,并将其缓慢注入到上面。然后使用光学显微镜可以看到液滴形成的图像,通过软件测量仪器可以给出精确的接触角测量结果。
二、接触角简介
接触角是固体和液体界面上三相之间夹角的度量,通俗来讲就是液滴与固体表面接触面出现的夹角。接触角越小,代表着液体与固体表面的亲和力越好,液体能够在表面得到更好的扩展。相反,接触角越大,则表示液体在固体表面上的黏附力较小,将难以在表面上扩展开。
接触角的大小不仅受到液体表面张力的影响,还受到固体表面性质的影响,因此接触角可以被用作表征液固界面性质的关键参数。
三、应用
1.制药行业
药品的口感与质量与其吸收速度、生物利用率等因素有关。而接触角仪可以被用于研究固体药物和生理液体之间的交互作用,从而更好地了解药物的吸收速度和生物利用率等
2.材料领域
在材料领域中,可以被用于研究各种表面涂层、附加物或处理的效果。通过调整它们的化学成分和表面粗糙度,可以改变固体表面的性质,进而影响接触角的大小。
3.液态生物学
在液态生物学领域中,可以被用于研究细胞对不同基质(细胞支撑基质等)的界面相互作用,以及流体中微小固体颗粒的扩散特性。
四、局限性
虽然接触角仪在界面研究领域中有着广泛的应用前景,但它也有一些局限性。例如:接触角测量的结果容易受到环境因素、固体表面形貌和化学成分、液滴半径、液体表面张力以及液滴与固体表面之间的滑移作用等因素的影响。
五、结论
接触角是表征固/液界面性质的重要参数,而接触角测量的精度直接关系到接触角测量数据的可靠性。因此,发展为丰富微观世界研究提供了突出的工具,也为生产和工艺问题的解决提供了理论支持。