粉體接觸角--Washburn法
"粉體 Powder" 由於具有高比表面積及易處理的特性, 於現今產業及奈米科技的應用上,已是不可或缺的一個重要材料形態。
而粉體表面的親、疏水性,在其後續製程及應用上,扮演著具有相當關鍵的性質之一,因此如何正確的量測粉體的親、疏水性,實為此產業的一大課題。
接觸角做為各種材料表面的親、疏水性的指標,同樣也應用於粉體的量測。若以一般光學式的接觸角儀量測分析,必需將粉體樣品壓實成碇後才能滴水量測,然而此種量測方式,除非粉體樣品可透過壓碇過程成為片狀樣品;亦或是粉體顆粒大於量測液滴,否則會因為樣品製備的條件及粉體間的空隙等因素,造成量測結果存有相當的誤差及再現性差的結果。
因此,針對粉體樣品的親疏水性,建議的方法是利用滲透原理的Washburn法量測。
Washburn法的基本原理如下:
存在於粉體顆粒間的空隙,可視為粉體中排列的毛細管;在毛細現象的作用下,液體可藉由潤濕粉體表面而滲透進入此粉體中。如我們所知,毛細作用取決於液體及固(粉)體表面間的潤濕行為,而由Young's equation 可知:液體的表面張力及固(粉)體/液體間的接觸角,具有一定的關係式。因此,可藉由已知表面張力的液體於粉體中的滲透性,Washbrun便可計算出此液體對粉體的接觸角值。
cosq =
h : viscosity of the liquid
r : density of the liquid
g :surface tension of the liquid
q : liquid-solid-vapor contact angle
C : dimension constant of the sample
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