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主题:在真空下,接触角如何变化?

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在真空下,接触角如何变化?  发帖心情 Post By:2018-01-03 15:37:00 [只看该作者]


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在常压空气氛围下,新鲜荷叶上的水珠几乎呈圆球状。如果把荷叶连同水珠一同拿到真空箱中,抽真空。那么,水珠在荷叶上的接触角如何变化?完全铺展于荷叶上面了吗?这对油漆喷涂有何启发?


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johmar
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  发帖心情 Post By:2018-01-03 21:08:00 [只看该作者]

这个问题感觉有些复杂,基本都忘了,学过的也还给老师了。从极限来讲,抽成真空后,固气界面的界面张力、气液界面的界面张力不存在了,只剩下固液之间的关系,两者应该符合相似相容原则;
从油漆喷涂看,还是要解决好三者界面作用力问题,油漆表面张力低了,喷印载体的表面张力高了,就容易铺展开来,反之则不容易铺展开;

再回到实际提问,水珠和荷叶一同放入真空箱抽成真空,,,由于水上方水蒸气的饱和蒸汽压力不断减少,汽液要保持蒸汽压平衡,水分只有不断被抽走,最后是不会平铺在荷叶上。

对于实际提问,可以另外考虑一定真空度下,水会不会平铺展于荷叶,从Young方程来看,γsg-γSL=γLgCOSθ,其中的接触角θ决定了能否铺展开来,θ与固液两者的现有固有属性有关,由于水上方的压力减少,内部分子间距增大,水的表面张力应该是下降的,此时在荷叶上应该还是会更好铺展开来吧。

纯属胡乱讲了一大通,请廖总还有各位多斧正!

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塑塑
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  发帖心情 Post By:2018-01-03 21:38:00 [只看该作者]

没听懂啊,还请廖老师详解啊

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  发帖心情 Post By:2018-01-04 10:42:00 [只看该作者]

高工说的有道理。象水滴,在真空下是难以存在的,因为水有蒸气压,真空就是消灭气体压力的,于是,水滴的水分被一点点减少,最后完全消失。不过,我们这里讨论的是快速把水滴放进真空的情形,毕竟水滴在真空中的消失还是需要时间的。但是,水滴在真空中如何铺展还真不清楚。

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johmar
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  发帖心情 Post By:2018-01-04 22:13:00 [只看该作者]

这个问题很有意思,也比较有趣。
首先设想两个状态,一是水滴在太空中的存在形式,二是水滴在太空舱里的存在形式;
在太空中为近似真空状态,由于外太空温度极低,液态水释放到太空会瞬间立刻汽化(蒸汽压降为零的结果),然后变成冰渣渣;
在太空舱里的水滴由于水的内聚力作用,外形为近似球形的水滴。注意这个环境不是真空,而是接近大气压力状态,水滴表面与空气存在界面张力,只是不受重力,水滴内聚力减去界面张力,各向异性受力,最后为近球形(地球上空中落下的水滴为长条椭圆形)

有点扯远,,,再回到问题,水滴真空下如何在荷叶上铺展开来?先不管蒸汽压、压力降问题,空间里不存在气体了,假设只存在液态水以及固体荷叶。此时荷叶与水滴之间的界面只存在一种固液之间的界面张力(相比有气体的情况,是少了液气、固气之间作用力),那么,此刻会如何铺展开来呢?

水的内聚力远大于荷叶内聚力,水会收缩表现成近似椭圆状(就像太空舱中水与空气的界面张力作用结果,只是地球上还有重力导致变成椭圆扁状);水的内聚力远小于荷叶内聚力,此时水会无限扩散平铺于荷叶(直到只有一层水分子厚度);水的内聚力等于荷叶内聚力,也就是这两种是同一类物质性质,那么水和荷叶会相对静止。同理可用于油漆与底物上的效果。

自然界中还有很多材料表面有纳米微孔结构,这类结构使得接触角θ发生变化,好像又会得到不一样结果,具体没细看过,不懂不敢多讲


[此贴子已经被作者于2018-01-04 22:32:39编辑过]

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zenru
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  发帖心情 Post By:2018-01-08 22:22:00 [只看该作者]

廖总提出这个问题是基于什么现实工程应用环境?

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  发帖心情 Post By:2018-01-10 14:36:00 [只看该作者]

随便想到的,如果在真空下油漆容易润湿,那么就有意义了。

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