混合物的静态接触角：经典密度泛函理论与实验研究

本研究通过与自行获取的实验数据进行对比，评估了一种用于预测纯物质和混合物宏观静态接触角的经典密度泛函理论（DFT）模型。我们采用了一种 DFT，其 Helmholtz 能泛函基于微扰链统计缔合流体理论（PC-SAFT）处理流体-流体相互作用，并使用有效外势处理固体-流体相互作用。通过将单一固体-固体相互作用能参数拟合至 $n$-辛烷的单一接触角值来表征固体基底，而所有其他结果均基于 Berthelot-Lorentz 混合规则进行预测。固相、液相和气相之间的表面张力由一维 DFT 计算确定，并使用 Young 方程计算接触角。实验采用非极性聚四氟乙烯（PTFE, Teflon）基底，并使用座滴法通过图形评估获取接触角。除一元醇外，纯物质均获得了准确的结果。一元醇的接触角被系统性高估，我们表明这部分归因于忽略了取向效应。只要各自纯物质的接触角得到良好描述，该方法对混合物就能提供准确的结果。这包括非极性、极性和氢键物质的混合物，包括含水混合物。我们的结果表明，基于 PC-SAFT 的 DFT 为预测广泛的纯物质和混合物的接触角提供了一种快速且准确的方法。