各向异性接触角的测量

微纳结构表面的各向异性是指结构表面在不同方向上的结构分布、形状、理化特性和润湿性的差异。由于微纳结构不同方向上液滴的扩散能力和润湿性能不同，各向异性结构在微通道控制技术和定向自清洁方面具有广阔的应用前景。为了认识材料表面的各向异性润湿行为，学者们研究了材料微观结构的方向性对液滴润湿行为的影响。近年来，科学家们利用分子动力学方法研究了磷光材料沿扶手椅和之字形方向的各向异性接触角。发现随着空位浓度的增加，扶手方向和锯齿方向的接触角增大，缺陷浓度高时各向异性消失。目前已有学者对各向异性接触角进行了研究，但各向异性接触角的测量尚无统一的标准。为各向异性接触角的测量制定统一的标准，有利于为微通道控制技术提供设计准则。

Xu等人^[1]的研究表明，由于FKM表面结构具有各向异性，接触角在0 - 360°对称分布(与坑平行方向为0°)，其中0 - 90°为最小研究方向单位，在0 - 90°测量接触角时，45°处的接触角为极值点。同时，由于FKM表面结构的各向异性，在0 - 90°方向上FKM表面接触角测量的最大差值为9°，水滴与FKM表面接触直径测量的最大差值为162 µm。液滴与FKM表面的接触直径随着接触角的增大而减小。影响FKM表面接触角各向异性的因素有凸结构投影面积比例、接触线密度和线粗糙度，其中接触角与接触线密度成正比，接触角与凸面积比例成正比。线性粗糙度主要作用于0°和90°方向的接触角。今后在测量各向异性接触角时，建议采用0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°七个方向的接触角，取其平均值作为材料的各向异性接触角值。

[1] Zehua Xu, Yanbin Zhang, Qiang He, Study on anisotropic contact angle of rectangular convex structure on fluorine rubber surface[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2022, 655: 130047.

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