Kontaktvinkelen er den vinkelen som tangenten til en væskeoverflate danner med overflaten på et fast stoff der de to fasene møtes.

Måling av kontaktvinkel

Kontaktvinkelen er gitt symbolet θ på det horisontale underlaget. På det skråstilte underlaget er kontaktvinkelen θr øverst på dråpen og θa nederst.

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 (θr) være forskjellig fra den nederst på dråpen (θa). 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.

Klassifisering av kontaktvinkel

Vanndråper på et blomkarseblad (øverst) og en teflonoverflate pusset med sandpapir (nederst). Begge overflatene er superhydrofobe.

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 (θa) 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 (θa) 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.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg