(44)--5.2.3润湿与粘附无机材料科学基础.ppt

润湿是固液界面上的重要行为。润湿是近代很多工业技术的基础。5.2.3润湿与粘附例如：机械的润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、陶瓷与搪瓷的坯釉结合、陶瓷与金属的封接等工艺和理论都与润湿作用有密切的关系。

分类：按润湿程度附着润湿浸渍润湿铺展润湿润湿的热力学定义：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。

1、附着润湿固体液体附着润湿的吉布斯自由焓变化为：液－气界面(L-g)

固－气界面(S-g)固－液界面(S-L)ΔG＝γSL－(γLV＋γSV)

1、附着润湿此种润湿的逆过程，外界对体系所做功为w：附着功：W＝γLV＋γSV－γSL=-ΔGW愈大表示固液界面结合愈牢，即附着润湿愈强。

液滴在固体表面上的铺展时由固－气、固－液和液－气三个界面张力所决定的，其平衡关系由图和下式决定。2、铺展润湿θ：润湿角

θ(A)θ(B)(C)润湿与液滴的形状(A)润湿，θ90o(B)不润湿，θ90o(C)完全润湿，θ＝0o，液体铺开

可见，润湿的先决条件是γSV＞γSL或γSL十分微小。当固—液两相的化学性能或化学结合方式很接近时，可以满足这一要求。

一种固体浸渍到液体中的自由能变为：3、浸渍润湿固液体固定义：固体浸入液体中的过程。S—V界面为S—L界面代替。－ΔG＝γLVcosθ＝γSV－γSL若γSVγSL,则θ90o,浸渍润湿过程将自发进行，此时ΔG0若γSVγSL,则θ90o,要将固体浸入液体之中必须做功，此时ΔG0

三种润湿的共同点：液体将气体从固体表面挤开，使原有的固—气（或液—气）界面消失，而代之以固—液界面。铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和侵渍。

从热力学考虑，当系统处于平衡时，界面位置的少许移动所产生的界面能净变化应等于0，假设界面在固体表面上从图4-9中A点推进到B点。固液界面积扩大δs，固体表面减少δs，液气表面积则增加δscosθ。4、真实固体表面的润湿平衡时：γSLδs+γLVδscosθ－γSVδs=0

而实际表面具有一定的粗糙度如图.真正表面积较表观面积为大，设大n倍，界面位置由A‘→B’，使固液界面的表观面积仍增大δs，此时真正表面积增大了nδs，固气界面也减少了nδs，而液气界面积则净增大δscosθn，平衡时：γSL·nδs+γLVδscosθn-γSVnδs=0cosθn=n（γSV-γSL）/γLV=ncosθn=cosθn/cosθn：表面粗糙度系数；θn：对粗糙表面的表现接触角；

因为，n值总是大于1的，所以的相对关系如图4-10所示的余弦曲线变化即：θ＜900θn＜θθ＝900θn＝θθ＞900θn＞θ图4-10θ与θn的关系

所以，在润湿的情况下，固体表面粗糙度愈大，粗糙表面的θn表现接触角越小，易润湿。在不润湿的情况下，粗糙度越大，粗糙表面的θn表观接触角越大，不易润湿。

5、改善润湿的方法①降低γSLS、V两相组成尽量接近；②降低γLV在液相中加表面活性剂；③提高γSV当除固体表面吸附膜；④改变粗糙度。n=cosθn/cosθ