kontaktvinkel

Kontaktvinkelen kan måles ved hjelp av digital fotografering, der man tar profilbilder av en liten væskedråpe og deretter finner kontaktvinkelen ved hjelp av et passende dataprogram. Væskedråpen bør ikke være deformert av tyngdekrefter, og må derfor være mindre enn kapillarlengden. Figuren til høyre viser skisser av hvordan dråpene ser ut på et horisontalt og et skråstilt underlag. På et horisontalt underlag vil gjerne kontaktvinkelen være tilnærmet den samme uansett hvor man ser på bildet. På et skråstilt underlag vil tyngdekraften føre til at dråpens form forandres, og at kontaktvinkelen øverst på dråpen (θ_r) være forskjellig fra den nederst på dråpen (θ_a). Forskjellen mellom de to kontaktvinklene kalles gjerne kontaktvinkelhysterese. Kontaktvinkelhysteresen er knyttet til overflatekreftene som holder dråpen fast på underlaget. Lav kontaktvinkelhysterese og høy kontaktvinkel betyr gjerne at underlaget ikke trenger være særlig skrått før dråpen begynner å bevege seg på grunn av tyngdekraften.

Når man skal karakterisere hvordan en væske væter en overflate, er det vanlig å bruke kontaktvinkelen som mål for dette. Dersom vinkelen er mindre enn 90°, kaller man overflaten hydrofil. Glass, metaller og noen typer plast er eksempler på vanlige hydrofile overflater. Væsken vil fordele seg på hydrofile overflater og væte dem. Dersom kontaktvinkelen nærmer seg 0° kalles overflaten superhydrofil.

Dersom kontaktvinkelen er større en 90°, kalles overflaten hydrofob. Teflon er et eksempel på en hydrofob overflate som i glatt form har en kontaktvinkel på rundt 110°.

Man kan også definere såkalte superhydrofobe overflater der kontaktvinkelen lengst nede på dråpen (θ_a) er større 150°, samtidig som kontaktvinkelhysteresen er mindre enn 10°. Slike superhydrofobe overflater finner man for eksempel på blader av blomkarse eller lotus. Siden vanndråper lett ruller av disse superhydrofobe overflatene samtidig som de tar med seg støv og smuss, regner man dem som selvrensende. Dette kalles noen ganger for lotus-effekten. Ingen kjente, glatte materialer lager superhydrofobe overflater, så man må vanligvis lage små strukturer i overflaten for å få dette til. For eksempel kan overflaten på planteblader ha små hår eller andre strukturer som gjør dem superhydrofobe. Man kan også strukturere overflaten med nanoteknologi for å gjøre den superhydrofob. Man kan også pusse hydrofobe overflater som teflon med sandpapir slik at de får passende overflateruhet og dermed blir superhydrofobe.

En overflate der kontaktvinkelen lengst nede på dråpen (θ_a) er større 150°, samtidig som kontaktvinkelhysteresen er mye større enn 10° kalles parahydrofob. En slik parahydrofob overflate er tilsynelatende vannavstøtende samtidig som dråpen sitter godt fast dersom man prøver å velte den av overflaten. Noen porøse overflater som har blandet hydrofobe og hydrofile materialer kan utvise parahydrofob oppførsel.

• væske
• fluidmekanikk
• kapillarlengde
• polytetrafluoretylen