科技名词

接触角

contact angle

定义：当两种流体（如气体、液体或两种不混溶的液体）同时与固体接触时，固体表面和从三相交界点处对二流体界面所作切线之间的夹角。

学科：化学_物理化学_胶体化学

相关名词：渗透率 可润率 裂隙

来源：全国科学技术名词审定委员会

【延伸阅读】

在日常生活中，我们会观察到这样的现象：玻璃上的水滴很快就铺展开来，形成一滩水迹，但是草叶上的露水像一颗颗晶莹圆润的珍珠。决定液体在固体表面的铺展程度，或者说润湿面积的，是固体的润湿性（又称浸润性），而评价固体润湿性的关键指标则是接触角。

接触角指在气、液、固三相交点处所作的气—液界面的切线，穿过液体与固—液交界线之间的夹角。用θ表示，如下图所示。其中，上标S、L、V分别代表固相、液相和气相，三个箭头代表的是三种界面的界面张力。

液滴在固体表面所形成的接触角是三种界面张力共同作用后平衡的结果，此时体系能量最小，液滴处于稳态。接触角与界面张力的关系可以通过杨氏方程（Young's equation）表示。需要说明的是，这里的固体表面指的是光滑平整均匀的理想表面，而现实中固体表面的粗糙度和化学性质对固体的润湿性有很大影响，后来一些科学家在周期性微结构（Wenzel方程）和复合表面（Cassie-Baxter方程）的假设下也提出了类似的方程。

接触角可以非常直观且定量地反映液体对固体的润湿程度。接触角越大，说明该液体对该固体表面的润湿性越差。在本文开头所述的现象中，玻璃上的水滴接触角小，草叶上的露珠接触角大。接触角的范围在0~180°。人们将固体表面分为亲水的和疏水的两种：接触角小于90°的为亲水表面，大于90°的为疏水表面。如下图所示。

有别于密度、模量这些材料的“体”性质，接触角所反映的是材料的“面”性质。因此，它在石油工业、浮选工业、医药材料、无毒低表面能防污涂层等应用领域独树一帜。例如在浮选工业中，人们就可以做到无视材料密度，仅根据材料的表面性质，通过提前测定好的各种矿物材料对水的接触角，从众多矿物的混合物中分选出所需要的矿物。