OWRK方法-Owens，Wendt，Rabel和Kaelble模型

2023-06-05

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作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

表面自由能不能直接测量，因此提出了几种利用接触角测量的模型。OWRK是最常用的表面自由能理论之一。它将界面相互作用分为两部分：极性和色散部分。因此，使用此模型计算表面自由能需要测量与两种已知液体的接触角。

· 杨式方程是所有表面自由能的理论基础

杨式方程是所有表面自由能的理论基础，它描述了空气、液体和固体相遇的三相接触点处的力的平衡。杨式方程如下：

γ_sv是固体表面自由能，γ_sl是固体和液体之间的界面张力，γ_lv是液体的表面张力，θy是接触角。当确定固体表面自由能时，需要知道或测量方程的右侧。表面张力和接触角很容易测量，但液体和固体之间的界面张力测试很难。

如果γ_s>γ_l，这个假设后来证明是真的。Good和Girifalco将方程转换为如下形式：

假定φ=1，这也是WORK理论的基础。

· Fowkes将相互作用分为不同的部分

将SFE分成单个组分的想法包括假设γ_sl由各种界面相互作用决定，这些相互作用取决于被测基材和测量液体的性质。Fowkes假设固体的表面自由能（和液体的表面张力）是与特定相互作用相关的独立组分的总和：

其中γ_sv^d，γ_sv^p，γ_sv^h，γ_svⁱ和 γ_sv^ab 分别是色散、极性、氢、诱导、酸碱组分。γ_sv^o是指所有剩余的相互作用。Fowkes主要研究含有仅出现相互作用的物质（固体或液体）的系统。根据Fowkes的说法，色散相互作用与伦敦力相互作用有关，由于电子偶极子波动引起。

· OWRK法用于计算表面自由能

Owen和Wendt延续了Fowkes的观点，指出方程右侧的所有分量，除了γ_sv^d都可以被认为是极性的（γ_sv^p）。将多组分方法与Good和Girifalco对界面张力的定义相结合，基于WORK理论的界面张力可以写成：

如果与杨氏方程相结合使用，称为OWRK的方程可以写成：

因为在方程中有两个未知数，γ_sv^d和γ_sv^p，所以需要两个具有已知色散和极性成分的液体。

· 液体的选择

一种液体需要选择主要为极性部分的液体，另一种液体选择主要为色散部分的液体。这是因为相互作用发生在相似的组分之间。如果我们只有色散部分，可能的极性相互作用将被忽视。

水、甘油和甲酰胺可以用作极性液体，二碘甲烷和α溴萘可用作色散部分。水和二碘甲烷是最常用组合。水由于极性大和无毒的特性，广泛使用。色散部分选择比较复杂，大多数可用作色散部分的液体表面张力非常低，这导致对于大多数表面来说接触角为零。因此，需要更多特殊的液体。OWRK是SFE计算的最常用方法之一。

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