тільки для поверхонь за умови Rcosі про <1, тобто з помірною шорсткістю. Якщо збільшувати значення шорсткості, в порах поверхні утворюються повітряні В«кишеніВ» (комбінована межа повітря, рідини і твердого тіла). Коли відбувається частковий контакт, величину контактного кута визначають наступним виразом:
cosі = Rf SL cosі про -f LA (4)
де f LA і f SL - часткові контактні площадки повітря-рідина і рідина-тверде тіло. Ці межі переходу (однорідна і складова) по суті дві метастабільні стану системи. Практика показує, що порожнини поверхні рідиною заповнюються частково, інші ж - повітрям. У наслідку цього значення контактного кута є усереднене значення величин, знайдених з рівнянь (2) і (4).
Експериментальна перевірка
З метою перевірки моделі освіти контактного кута і для представлення впливу шорсткості, Burton і Bhushan [16] провели вимірювання величин адгезивних сил і контактних кутів, які спостерігаються на гідрофобних і гідрофільних полімерних плівках з гладкою поверхнею і дискретними виступами шорсткості поверхні. У підсумку вибір був зупинений на ПММА, оскільки цей полімер популярний при виробництві біо-МЕМС пристроїв. У ході експериментів виміряли 3 типи структур поверхні: виступи шорсткості поверхні з високим аспектним відношенням (ВАО, діаметр до висоти 1:3), плівка і виступи шорсткості поверхні з низьким аспектним ставленням (НАО, діаметр до висоти 1:1). Шорсткість (у) і відстань від піку до основи (PV) для ПММА-плівки були виміряні за допомогою АСМ, причому у = 0,98 нм і PV = 7,3 нм. Діаметр виступів біля вершини (піка) склав приблизно 100 нм, і величина кроку виступів (відстань між сусідніми виступами) дорівнює приблизно 500 нм. Як зазначалося раніше, створення шорсткості на плоскій поверхні посилює або зменшує її гідрофобні властивості. Це залежить від початкової величини контактного кута на плоскій поверхні. Початкові властивості матеріалу можна назвати гідрофільними. Відповідно щоб властивості стали гідрофобними, потрібно провести осадження самозбирається шару (СМ) на поверхні відібраних зразків. Для осадження СМ для кожного полімеру в якості зразків вибрали плівку з поверхневими структурами з високим аспектним відношенням (ВАО) і плоску плівку. СМ виду перфтордецілтрітоксісілан (PFDTES) осаджувався з газової фази на полімерну поверхню. Був обраний PFDTES, оскільки його поверхня має гідрофобну природу. Необхідно розуміти, що висока питома поверхня досягається у випадку, якщо виступи шорсткості (горбки - bumbs) знаходяться як можна ближче один до одного. Максимально...
