Kontaktwinkel
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffs zu dieser Oberfläche bildet (siehe Bild 1). Die Größe des Kontaktwinkels zwischen Flüssigkeit und Feststoff hängt ab von der Wechselwirkung zwischen den Stoffen an der Berührungsfläche. Je geringer diese Wechselwirkung ist, desto größer wird der Kontaktwinkel.
Aus der Bestimmung der Kontaktwinkel können bestimmte Eigenschaften der Oberfläche eines Feststoffs - wie zum Beispiel die Oberflächenenergie - bestimmt werden.
In Bild 2 ist der Kontaktwinkel eines liegenden Tropfen mit den Größen der Oberflächenspannung abgebildet. Siehe auch Youngsche Gleichung, Young-Laplace-Gleichung und Oberflächenspannung.
Im Spezialfall der Verwendung von Wasser als Flüssigkeit bezeichnet man bei geringen Kontaktwinkel (ca. 0°, Bild 3a) die Oberfläche als hydrophil, bei Winkeln um 90° (Bild 3b) als hydrophob und bei noch größeren Winkeln (Bild 3c) als superhydrophob. Letzteres wird bei sehr hohen Winkeln (ca. 160°) auch als Lotuseffekt bezeichnet und entspricht einer extrem geringen Benetzbarkeit.
Durch Oberflächenbehandlung kann der Kontaktwinkel verändert werden. Beispiele (vom Erstautor gemessen):
| Feststoff | Behandlung | Kontaktwinkel (ca.) |
|---|---|---|
| Siliziumnitrid | keine | 60° |
| Siliziumnitrid | Sauerstoffplasma | 6° |
| Objektträgerglas | keine | 40° |
| Objektträgerglas | Piranha-Lösung, Peroxomonoschwefelsäure (Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid) |
< 5° |
