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【材料測試】材料表面能測試的方法有哪些？

來源：時(shí)間：2022-12-08 16:23:47 瀏覽：8448次

表面能（Surface energy）是指創(chuàng)造物質(zhì)表面時(shí)，破壞分子間作用力所需消耗的能量。在恒溫、恒壓、恒組成情況下，可逆地增加物系表面積須對物質(zhì)所做的非體積功，表面能又指在表面粒子相對于內(nèi)部粒子所多出的能量，表面能的大小能影響樣品的潤濕特性。表面能測定目前已在金屬材料、半導(dǎo)體材料、高分子材料和電子電池等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，那么有那么方法可以測試材料的表面能呢？

表面能測定

接觸角（contact angle）測試

測量表面能的最常見最有效的方法是通過接觸角實(shí)驗(yàn)。在這種方法中，用幾種液體（通常是水和二碘甲烷）測量表面的接觸角。基于接觸角的結(jié)果和已知道液體的表面張力，可以計(jì)算表面能。接觸角法是一種簡單的表面能測量方法，因?yàn)樗哂泻啽阈?，適用于各種表面以及快速的特性，測量可以完全自動(dòng)化并且是標(biāo)準(zhǔn)化的。

吸附法

對于具有晶體結(jié)構(gòu)的材料可用理論估算法和接觸角實(shí)測法得到表面能，但對于非晶體物質(zhì)的材料比如煤的表面能需要用到吸附法來測定。

理論計(jì)算-從頭計(jì)算法（密度泛函理論）

在密度泛函理論中，可以根據(jù)以下表達(dá)式計(jì)算表面能：

其中Eslab是使用密度泛函理論獲得的表面平板的總能量，N是表面平板中的原子數(shù)，Ebulk是每個(gè)原子的總能量，A是表面積。

對于一個(gè)平板，有兩個(gè)曲面，它們是同一類型，這在分母中用數(shù)字2來表示。為了保證這一點(diǎn)，需要仔細(xì)創(chuàng)建樓板，以確保上下表面的類型相同。粘合接觸的強(qiáng)度取決于粘合功，也稱為兩個(gè)接觸體的相對表面能。相對表面能可以通過將由一種材料制成的形狀明確的物體與由第二材料制成的基板分離來確定。

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