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Oberflächenenergien ausgewählter Stoffe
Flüssigkeiten: mJ/m2
- Wasser 72.6- Glycerol 63.4- Hexadekan 27.6- Oktan 21.8
Oberflächen: mJ/m2
- Teflon 18-20- Paraffin 23-25- PE 30-31- PS 33-35- PVC 39- Cu 44- Gold 57.4- Glas (Soda) 47- Glas (Pyrex) 170(teilweise stark abhängig von chemischer Vorbehandlung)
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Benetzungsszenarios
Kontaktwinkel:
Θ 0° 90° 180°
cos Θ 1 0 -1
VollständigeBenetzung
Nicht benetzend
Partielle Benetzung
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Kontaktwinkelhystherese
Aus: J. Israelachvili: Intermolecular and Surface Forces
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Kontaktwinkelhystherese
Wassertropfen auf hydrophobisierter Si-Oberfläche(Echtzeit ca. 20 min)
(Experiment von H. Graaf)
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R1
R
h
Sessile drop
Θ
Geometrien zur Messung von Kontaktwinkeln
Substrat(Wilhelmi Slide)
Kapillare(Capillary Rise)
Tropfen(Sessile Drop)
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cos Θe
1
0.9
0.8
20 30
Zisman Plot
Serie homologer Flüssigkeitenmit variablem γl
Extrapolation auf cos(Θ)=1
γc ist Oberflächenspannung einer Flüssigkeit, die Oberfläche
gerade benetzt (ist nicht γs)
cosΘ
γl
γc
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Self assembled monolayers (SAM)
z.B. Silane, Thiole oder Ähnliches,Variable Oberflächenenergie durch verschiedene funktionelle Gruppen
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Lotuseffekt
Wassertropfen auf Lotus Mikrostruktur (20 μm)
Funktion der Oberfläche
www.botanik.uni-bonn.de/system/bionik_flash.html
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Electrowetting
(F. Mugele, Uni Ulm)
www.uni-ulm.de/uni/fak/natwis/angphys/deutsch/projektgruppen/mugele/elektrowetting_eng.html
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Electrowetting – Anwendungen
Philips Researchwww.research.philips.com
FluidFocus
Display
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Messung der Kontaktlinienspannung
AFM-Spitze und kleine Tröpfchen Tropfenprofil, Abweichungen von Kugelform am Tropfenrand
Mugele et al., J. Adh. Science and Techn. 16, 2002, 951
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Der Kaffeefleckeneffekt
T. A. Witten, U Chicago
mrsec.uchicago.edu/Nuggets/Coffee/
Materialtransport zum Tropfenrand
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Ausbildung eines Precursorfilms
TEHOS auf Si,ortsaufgelöste Ellipsometrie
(Vilette et al., Langmuir 12, 1996, 825)
Niedrige RH
Hohe RH
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Kontaktlinieninstabilität - Viscous Fingering
Melo et al., PRL 63, 1989, 1958
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Seemann et al., PRL 86, 2001, 5534
Entnetzung - Szenarien
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Stadien der Entnetzung
G. Reiter, PRL 87, 2001, 186101
Herminghaus et al., Nachr. a. d. Chemie 49, 2001, 1398