W-AB 模型,也称为 van Oss-Chaudhury-Good 理论,是将固体的总表面能(γ)分解为两个主要部分:Lifshitz-van der Waals 分量 (γ^LW): 由伦敦色散力、偶极-偶极力等非极性相互作用产生。Lewis Acid-Base 分量 (γ^AB): 由氢键、给体-受体等极性相互作用产生。这个分量又被进一步分解为路易斯酸 (γ⁺) 和路易斯碱 (γ⁻) 两个参数。这个模型的强大之处在于,它可以通过使用接触角测试仪测量固体与几种已知表面能参数的探针液体的接触角,来反算出固体的这些表面能参数。
计算过程本质上是求解一个方程组。
第一步:选择探针液体,至少需要三种具有不同表面能特性的探针液体。通常选择两种极性液体和一种非极性液体。经典组合是:水: 强极性,同时具有较高的 γ⁺ 和 γ⁻;乙二醇: 中等极性;二*甲烷: 非极性液体,其表面能几乎由 γ^LW 贡献(即 γ^LW ≈ γ_total)。
第二步测量接触角,在待测固体表面洁净、平整的样品上,使用接触角测试仪分别测量三种探针液体的静态接触角(θ)。确保测量环境稳定,并取多个点的平均值以减少误差。
第三步建立方程组,LW-AB 模型的核心方程是 Young-Good-Girifalco-Fowkes 方程,它将接触角与固体、液体的表面能参数联系起来;
根据方程先解出 γ_LW,γ_s^⁺ 还有 γ_s^⁻。
通过γ_s^⁺ 和 γ_s^⁻计算得到γ_s^AB,计算总表面能: γ_LW+γ_s^AB。