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科研训练实验报告 实验：金刚石不同晶面润湿性测量与分析 从物理化学得知，将液滴置于固体表面上，若液一固体系通过液滴和固体的变化而使其自由能降低，则液滴自动流开铺平一此即为液滴铺展。图1为接触角及表面亲疏性示意图。 图1接触角及表面亲疏性示意图 人造金刚石的结晶形态主要有以{111}晶面构成的八面体晶形、以{100}晶面构成的立方体晶形以及{110}晶面和{100}晶面构成的六-八面体晶形。图2为金刚石晶型生长特性区域图。 金刚石内部的原子配置并不属于紧密排列。因为在一般情形下，碳原子不处在基态，2S轨道上的一个电子已被激化而上升到2P轨道上，电子排列方式变为1S22S2P3,量子力学计算指出，这种状态下，以四个轨道电子均匀分布在四面体的角上时，键力最强。于是碳原子以键角109°28′的四面体形式配位。这种按照S 通过分析可知金刚石的111面表面能最大，其次为110面，100面表面能最小。当液滴滴在晶体表面上时，表面能大的面液滴不容易在其上展开，则θ接触角越大，润湿性越小，疏液性高。反之，表面能小的面液滴能很快展开，θ接触角越小，润湿性越大，疏液性低。不同的疏液性表面，液滴表现出不同的形状，此时液滴表面张力不同，晶体表面的润湿张力也不同。 当液体滴落在金刚石不同晶面时，由于其表面能得不同，表现出来的疏液性不同，通过测量接触角的大小以及润湿张力的大小比较数据差异可以大致将100晶面和111晶面区分开来。 组数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 接触角（deg） 47.46 64.22 63.66 61.26 56.96 66.62 73.42 63.00 62.07 60.42 69.66 59.04 76.55 润湿张力（mN/m） 49.36 31.75 32.36 35.1 39.8 28.97 20.84 33.14 34.2 36.03 25.38 37.55 16.96 本次实验所用金刚石为六面体与八面体之间的过渡体，根据数据分析可知，不同的111晶面以及不同的100晶面接触角和润湿张力有较小的差异，而111晶面和100晶面接触角和润湿张力差异较大，通过对比分析数据较容易判断出晶面的类型。如组数1为100晶面，组数13为111晶面。