蓝宝石晶体的可润湿性

蓝宝石晶体的可润湿性

在化学工程和医学植入物中使用的蓝宝石功效(其他因子之一)由它表面与液体物质接触时的润湿情况定义. 润湿性是植入表面“生物活性”因子之一. 根据表面目的, zui大和zui小润湿性都是需要的. 与此同时, 很少有关蓝宝石润湿的文献资料. 在文献[98]中处理接触润湿角, 蓝宝石的表面自由能被确定为 52.95 erg/cm2, 但是没有指出对应的晶体学面. 在矿物学文献中, zui常见 92-80º 的润湿性特征; 这些资料也没有和晶体学特征相联系. 这是为什么润湿角的范围这么宽. 蓝宝石是各向异性的; 所以表面自由能对于各结晶学面有很大不同[99]. 

润湿性用沿着相接触表面在固相表面上形成的润湿角 Q0 来定量表征. 该值, 根据 Foxe 公式, 与材料的表面能有关并决定于在润湿线接触的三相界面(s-l, s-g, l-g)的表面自由能(SFE): 

cosQ = (σs-g-σs-l)/σl-g (2.11) 

单位面积上的自由键数量可以被认为是该能量的近似测量值. 

在真实的晶体中表面自由能决定于结构缺陷的数量, 类型和分布. 为了统一这些参数, 晶体以 10 mm/h 速度生长并在 1,950 ℃真空退火. 然后从晶体中切下直径 18mm 厚 10mm 的圆盘; 方向误差小于 1º. 样品表面抛光到 Rz=0.05μm 后用酒精润湿的棉花擦拭后再用水润湿的布擦拭然后在空气中干燥. 使用光学显微镜测量剩下水滴的润湿角 Q0, 在晶体学面(0001);{1010};{112 0};{1012}和掺杂0.1%Cr 的(0001)面和掺杂 0.05%钛的{112 0}面上研究了纯蓝宝石的润湿性.表面用蒸馏水,丙三醇和等压溶液(0.9%NaCl)在空气气氛 25℃润湿. 润湿角测量误差为 0.5-1.3%.

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