接触角contact angle

液滴在物体表面上所形成的半球形液面与物体表面之间的夹角。通常用通过球面周边某一观察点的半球截面上的切线对于物体表面的夹角(θ)来表示(图1a)。测定药液在植物叶片或昆虫体表面上的接触角，可借以判断药液的沾附能力，并作为选择适用助剂的依据。

图1 接触角

(据D.R.Johnstone,1973)

形成原理 液滴同物体表面接触后，形成液/固/气三相交接体系。在此体系中形成3种力的平衡： γ₁、γ₂、γ₃。γ₁是液滴的表面张力（或液体与气体之间的界面张力）,γ₂是固体与气体之间的界面张力，γ₃是固体与液体之间的界面张力。γ₁与γ₃的合力使液滴产生收缩力，从而使液滴的接触角趋于增大，而γ₂则使液滴容易在固体表面上展开而形成较小的接触角。当药液的表面张力小而与物体表面的亲和力较大时，则药液容易在物体表面上发生湿润和展开，使接触角变小。在γ₂与γ₁、γ₃的合力平衡时，接触角便确定，即

所以，减小γ₁和γ₃均可有利于形成较小的接触角。往药液中加入适量的润湿剂便可降低γ₁和γ₃。
种类 有前进角与后退角两种。❶前进接触角(或推进接触角，advancing contact angle,θ_A)。把药液滴加到物体表面上时所形成的接触角，或物体表面发生倾斜时液滴流动，在液滴流动的前沿所形成的接触角(图1b)。
❷后退接触角(或退缩接触角，recedingcontact angle,θ_R)。把已沉积在表面上的液滴吸去一部分，液滴的周边退缩后所形成的接触角，或物体表面发生倾斜时液滴流动后，在后缘部所形成的接触角(图1b)。前进接触角可用于表达药液的展开能力并用以计算展开系数；后退接触角用于表达药液的润湿能力。此外，因为植物体或昆虫体的任何部分都没有绝对的水平面，研究液滴的前进接触角和后退接触角对于液滴的持留能力和稳定性可提供分析依据。一种不湿润的液体其前进接触角和后退接触角均很大，因此在表面上处于不稳定状态而很容易发生滚落。在表1中的(θ_A-θ_R)差值越小即表示液滴越不稳定。

表1 液体在不同表面上的接触角

各种测 试表面	液体种类	表面张力 (γ)	液体 密度(ρ)	θA	θR	(θA-θR)
醋酸纤维 醋酸纤维	水 1%Teepol 水溶液	74.0 30.1	1.000 1.002	74 59	13 1	61 58
醋酸纤维 玻 璃 紫丁香 酸 模 车前草 蔊 菜 咖啡 咖啡	汞 汞 水 水 水 水 水 0.5%铜 素杀菌剂 水悬液	48.5 48.5 74.0 74.0 74.0 74.0 74.0 71.9	13.65 13.65 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.002	146 131 90 86 84 148 96 96	129 125 6 15 20 131 29 18	17 6 84 71 64 17 67 78
咖啡	2%铜素 杀菌剂水 悬液	63.5	1.012	102	13	89

(据D.R.Johnstone)
接触角与展开系数 接触角大小表示液体对物体表面的亲合能力和展开能力的大小。接触角大表示亲合力和展开能力弱。反之，则表示亲合力和展开能力强，药液容易沾附在物体表面上，而且具有较强的覆盖能力。液滴展开后所形成的液斑之面积与展开前液滴的投影面积之比值称为展开系数(spreadingcoefficient,F),

式中 D为液斑直径；d为展开前的液滴之投影直径。展开系数与接触角呈负相关(表2)。展开系数大表明

表2 接触角与展开系数的相关性

接触角，θ°	5	10	20	35	60	75	90	110	130	150
展开系数，F	3.90	3.12	2.48	2.07	1.61	1.43	1.26	1.04	0.79	0.51

液滴在表面上的覆盖面积大，这一特性对于低容量和超低容量喷雾方法至关重要。在每公顷10升的超低容量喷雾情况下，选用250微米的雾滴细度时，若其接触角为90°则每单位表面面积内被液滴所湿润的面积之比例（称为覆盖比）为0.0095，如使接触角缩小为35°，则同样细度同样喷雾量的药液，覆盖比提高到0.025，可显著提高药剂的防治效果。
测定方法 有两种： ❶投影法。利用显微投影原理，把显微镜调整到卧式，载有液滴的小型平台置于物镜前方的光路中，使液滴的侧影通过显微镜而投射在置于目镜前方的屏幕上，并对液滴与物体表面的接触部分对焦。用量角仪直接测量接触角，或量取球面半径和弦长、球面顶端离物体表面的高，计算出接触角。
❷接触角测量仪测定法。是根据投影法的原理而设计的专用仪器，投影部分改为在镜筒目镜中观察，在镜筒中设计有游动标尺，可根据接触角的实际情况调节游标而直接读出接触角。测定接触角时的技术关键是要防止液滴蒸发，否则所测得的往往是后退接触角。在接触角测定仪中已设计了防止蒸发的装置(图2)。

图2 接触角测量仪
(据Erma公司)