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疏水疏油理论：润湿角度解读其基础原理

2026-01-12 11:54:34来源：鑫盛洋阅读量：19910 评论

　　润湿性作为固体表面的重要特性之一，所涉及的基材润湿，乃是水、油等液滴于其表面瞬间铺展的过程。而这一润湿过程的难易程度，与基材的表面结构息息相关。润湿现象于自然界中俯拾皆是。譬如，被雨水润湿的衣物、雨后荷叶上盈盈滚动的水珠，以及炒锅上流淌的食用油等，皆是润湿现象的生动体现。

　　与之截然相反的是疏水、疏油特性。当水、油在基材表面无法瞬间渗开，而是以水珠、油珠的形态于其表面滚动时，便呈现出不润湿的状态。此时，液体对基材表面的粘附力小于其自身的内聚力。基材的疏水、疏油效果可借助接触角予以表征。通常而言，接触角越大，其疏水、疏油性能便越为优异。液滴在基材表面的具体情形，可参见下图。

　　接触角，以θ表示，可被用以评判界面张力的大小。同时，它也是评定基材表面疏水、疏油性能优劣的一项至关重要的指标。杨氏方程阐明了气固、气液、液固界面张力与接触角之间的内在关联性，其具体表达式详见下式。

　　由上式能够推知，浸润程度会随着接触角θ的减小而递增，相应地，疏水、疏油能力则渐趋减弱。一般来说，θ = 90°是判定润湿与否的临界值。当θ = 0 时，意味着基材表面实现了完全浸润；当θ < 90°时，基材局部易于被浸润，此情形下的表面被称作亲液表面；当 90° < θ < 150°时，液滴无法对基材进行浸润，这样的表面被定义为疏液表面。尤其值得关注的是，当 150° < θ < 180°时，基材展现出极难被浸润的特性，此类表面被称为超疏液表面；当θ = 180°时，液滴会呈现出完美的圆球状，这代表着完全不浸润的状态，属于理想情形。

　　然而但是，杨氏方程仅适用于理想状态，实际应用中，接触角θ并非单一数值，分为前进角、后退角及滚动角，前进与后退角间的差称作接触角滞后，具体详见下图。

　　从上图能够推断出，后退角θr 越大，液滴越容易脱落，这表明该基材具备出色的疏水、疏油性能。

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