你是否好奇,为什么荷叶上的水珠总是圆滚滚的,而玻璃上的水会迅速铺开?这背后的“密码”就藏在接触角里!2025年12月初,重庆交通大学未来研究院面向全校师生,开展了一场揭秘材料表面特性的科普活动,重点讲解了接触角测量仪的神奇功能。
什么是接触角?
当一滴水落在固体表面,水与固体交界处会形成一个夹角,这就是接触角。它像一把“量角尺”,直接告诉我们材料有多“亲水”或“疏水”:
θ < 90°:亲水表面(水易铺展,如玻璃)
θ > 90°:疏水表面(水聚成珠,如荷叶)
θ > 150°:超疏水表面(水珠自由滚动,仿生防水材料)
接触角测量仪:表面科学的“显微镜”
这台仪器通过高清镜头捕捉液滴形态,结合智能软件分析,能精准测量接触角。它的核心原理基于杨氏方程(γₛᵥ = γₛₗ + γₗᵥ·cosθ),将微观的表面张力转化为可视化的角度数据。更厉害的是,它还能:
动态追踪:倾斜样品台时,观察液滴“爬坡”(前进角)和“退缩”(后退角),揭示表面粗糙度;
计算表面能:用不同液体(水、甘油等)测试,推算材料的“化学性格”(亲水/亲油性);
模拟极端环境:高温真空舱内测试熔融金属的润湿性,助力航天材料研发!
生活中无处不在的应用
例如智能手机屏幕疏油层防指纹(接触角>110°)、医疗植入,人工关节表面亲水性涂层,减少排异反应、新能源锂电池隔膜润湿性优化,提升充电效率和环保科技,油水分离材料设计(亲油疏水,θ油<90°、θ水>90°)
在本次培训中,师生们亲手操作设备,发现:
一滴水的力量:2微升水滴(≈蚂蚁的重量)即可评估硅片洁净度(θ<10°=超洁净);仿生灵感:通过调控接触角,模仿荷叶设计建筑防水涂层,助力绿色建材研发!
未来研究院将持续开放这类科普实践,让高精仪器不再“高冷”,而是成为创新思维的孵化器。想设计下一代防水无人机?或开发脑机接口生物材料?从读懂一滴水的“语言”开始吧!
