靜態(tài)接觸角選取不同時間的角度會發(fā)生變化嗎?

這是一個非常核心且常見的問題。簡短的回答是：

會發(fā)生變化。 在實(shí)際測量中，靜態(tài)接觸角隨時間變化是一個普遍現(xiàn)象，而非例外。

雖然“靜態(tài)”這個詞聽起來像是固定不變的，但它在接觸角測量中的實(shí)際含義是 “在某一瞬間，三相接觸線靜止不動時測得的角度” 。這個角度會因多種原因隨著時間而改變。

以下是導(dǎo)致這種變化的幾個主要原因，按重要性排序：

 1. 液體蒸發(fā)（最常見的原因）

對于微升級別的液滴，蒸發(fā)效應(yīng)非常顯著。

  如果接觸線被釘扎：當(dāng)液滴體積因蒸發(fā)而減小，但三相接觸線被固定住時，接觸角會逐漸減小。這是最常見的模式。

  如果接觸線可自由回縮：接觸角可能保持相對恒定，而液滴的基底直徑會縮小。

  研究接觸角隨蒸發(fā)過程的變化本身就是分析表面性質(zhì)的一個重要方法。

 2. 固體表面的動力學(xué)位移

液體和固體表面之間可能發(fā)生緩慢的相互作用，改變表面的本質(zhì)屬性：

  表面分子重排：對于高分子聚合物等材料，液體的存在會誘導(dǎo)表面分子鏈重新排列，使表面能趨向于與液體更匹配，從而導(dǎo)致接觸角逐漸變化（通常是減小）。

  溶脹效應(yīng)：液體可能滲入固體表面（尤其是多孔或高分子材料），使其膨脹，從而改變表面的粗糙度和化學(xué)性質(zhì)。

  液體吸附：液體通過毛細(xì)作用被吸入表面的微納結(jié)構(gòu)中。

 3. 接觸角滯后與亞穩(wěn)態(tài)

真實(shí)的表面是粗糙和不均勻的。液滴的三相接觸線可能被這些缺陷“釘扎”住，停留在一個亞穩(wěn)態(tài)的平衡位置。隨著時間的推移，在微小的外界擾動或液體蒸發(fā)的影響下，接觸線可能會突然“跳躍”到下一個釘扎點(diǎn)，導(dǎo)致接觸角發(fā)生突變。

 4. 化學(xué)反應(yīng)

液滴可能與固體表面發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，例如腐蝕、水解或形成新的化合物，從而永久性地改變表面的潤濕性。

正因為靜態(tài)接觸角會變化，所以在實(shí)驗和報告中必須非常嚴(yán)謹(jǐn)：

1.  統(tǒng)一測量時間：在比較不同樣品的靜態(tài)接觸角時，必須在沉積液滴后統(tǒng)一一個標(biāo)準(zhǔn)時間點(diǎn)進(jìn)行測量（例如，沉積后第5秒或第10秒）。否則，數(shù)據(jù)沒有可比性。

2.  報告時間依賴性：更科學(xué)的做法是報告接觸角隨時間變化的曲線，或者同時報告初始接觸角和一段時間后的穩(wěn)定接觸角。

3.  控制蒸發(fā)：對于精密研究，需要在密閉的、充滿飽和蒸氣的環(huán)境中進(jìn)行測量，以消除蒸發(fā)的影響。

4.  區(qū)分研究目標(biāo)：

      如果你想探究材料的本征潤濕性，應(yīng)盡快測量，并盡量使用理想平滑的表面。

      如果你想了解材料在實(shí)際應(yīng)用中的行為（如涂層穩(wěn)定性、防霧性能、墨水附著），那么觀察接觸角隨時間的變化就是一個極其重要的測試手段。

結(jié)論：

會發(fā)生變化。 因此，選取不同時間點(diǎn)測量，得到的靜態(tài)接觸角數(shù)值很可能不同。在科學(xué)研究中，不能簡單地說“該樣品的靜態(tài)接觸角是X度”，而應(yīng)該說“在液滴沉積后Y秒，測得的靜態(tài)接觸角為X度”，或者報告其隨時間變化的趨勢。這才是嚴(yán)謹(jǐn)和準(zhǔn)確的表述。