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Theorie 20
2.2.2 Gaseinschluss an festen Oberflächen
Gaseinschlüsse an festen Oberflächen können als Blasenkeime fungieren. Abb. 2.8 a zeigt die
Voraussetzung für den Gaseinschluss beim Vordringen der Flüssigkeit über einer Vertiefung
nach Bankoff [53]. Wenn der Kontaktwinkel θmin größer als der Scheitelpunktwinkel 2β ist,
berührt die Flüssigkeitsfront erst die gegenüberliegende Seite, bevor sie die tiefste Stelle der
Vertiefung erreicht. Somit ist die Voraussetzung für Gaseinschlüsse in konisch geformten
Vertiefungen:
θmin > 2β. (2.10)
Abb. 2.8 b zeigt die Voraussetzung für die vollständige Wasserverdrängung aus einer Vertie-
fung beim Zurückweichen der flüssigen Phase. Wenn der Kontaktwinkel θmax kleiner als π-2β
ist, erreicht die Gasphase zuerst die gegenüberliegende Seite, bevor die Vertiefung vollständig
von der flüssigen Phase befreit ist. Somit ist die Voraussetzung für das Verbleiben von Flüs-
sigkeit in einer Vertiefung beim Zurückweichen der Flüssigkeit:
feste
Phase
Gas
θ
Flüssigkeit 1
a) θ=2β
b)
θmax < π-2β. (2.11)
Flüssigkeit 2
Gas
θ
feste
Phase
θ=π−2β
Abb. 2.8 a) Vorrückende Flüssigkeitsfront einer Flüssigkeit über einer Vertiefung
nach Bankoff [53].
b) Zurückweichende Flüssigkeitsfront aus einer Vertiefung
(unterschiedliche Flüssigkeiten) nach Bankoff [53].
Aus den beiden genannten Ungleichungen entstehen vier Klassen von Vertiefungen:
• Gas wird eingeschlossen aber keine Flüssigkeit (θmin > 2β ∩ θmax > π-2β),
• Flüssigkeit wird eingeschlossen aber kein Gas (θmin < 2β ∩ θmax < π-2β),
• Gas und Flüssigkeit werden eingeschlossen (θmin > 2β ∩ θmax < π-2β),