پدیده هیسترزیس در مکانیک مواد (زاویه تماس)

هیسترزیس زاویه تماس:
تماس ایجاد شده بین یک مایع و سطح جامد، محدوده ای از زوایای تماس ممکن را در برمی گیرد.

به طور کلی، دو روش متداول برای اندازه گیری این محدوده وجود دارد. روش اول با عنوان «روش تغییر شیب سطح» (Tilting Base Method) شناخته می شود.

در این روش، پس از قرار گرفتن قطره مایع بر روی یک سطح داری تراز، شیب سطح از 0 تا 90 درجه تغییر می کند. هم زمان با کج شدن قطره، بخش پایینی آن در معرض رطوبت قریب الوقوع و بخش بالایی آن در معرض کاهش رطوبت قریب الوقوع قرار می گیرد.

با افزایش شیب سطح، زاویه سطح تماس قطره در بخش پایینی افزایش و زاویه سطح تماس قطره در بخش بالایی کاهش خواهد یافت.

مقادیر این زوایا در لحظه رها شدن و شروع حرکت قطره، به ترتیب با عنوان زوایای تماس پیش رونده و پس رونده شناخته می شوند. اختلاف بین این دو زاویه، «هیسترزیس زاویه تماس» (Contact Angle Hysteresis) است.

روش دوم تعیین محدوده زاویه تماس با عنوان «روش افزودن/برداشت حجم» (Add/Remove Volume Method) شناخته می شود. در هنگام برداشت بیشترین حجم مایع از قطره بدون کاهش مساحت سطح مشترک، زاویه تماس پس رونده اندازه گیری می شود.

اندازه گیری زاویه تماس پیش رونده نیز در هنگام افزودن بیشترین حجم مایع به قطره تا قبل از شروع افزایش مساحت سطح مشترک صورت می گیرد.

اختلاف بین این دو زاویه، بیانگر هیسترزیس زاویه تماس است.

اکثر محققین استفاده از روش تغییر سطح شیب را ترجیح می دهند؛ زیرا در روش افزودن/برداشت حجم، سوزن مورد استفاده باید به صورت ثابت درون قطره باقی بماند.

این کار بر روی دقت مقادیر اندازه گیری شده (به خصوص زاویه تماس پس رونده) تأثیرگذار است.