荷叶表面超疏水性的研究及仿生资料
荷叶的原理做的技术
荷叶的原理做的技术
荷叶的原理是指利用荷叶的微观结构和表面特性来实现某些特定的技术应用。
荷叶表面的特点是具有超疏水性（superhydrophobic），即其表面能够高度抗水，水滴在表面上形成近球形，并能够轻易地滚落。
这种特性是由荷叶表面微观结构和某些特殊化学物质的共同作用所致。
利用荷叶的原理，可以进行一些技术的应用，例如：
1. 超疏水表面涂层：通过模仿荷叶的表面微观结构和特殊化学物质，可以制备出具有超疏水性的表面涂层。
这种涂层可以应用于船舶、飞机等载具的外表面，使其表面不易被水滴或液体粘附，减少对载具运行的阻力，提高运行效率。
2. 抗粘附涂层：荷叶的超疏水性表面不仅对水滴有抗性，还对其他液体如油、粘稠液体等也具有一定的抗粘附性。
利用荷叶的原理，可以制备出抗粘附涂层，应用于各类容器、管道等设备，减少粘附物质的积聚，降低清洗维护的工作量。
3. 自清洁材料：荷叶的表面特性使得其受到的污染较少，雨水或风力可以轻易将污染物带走。
基于荷叶原理，可以制备出自清洁材料，用于玻璃窗、太阳能电池板等场合，提高材料自我清洁的能力，降低日常清洁的频率和成本。
总之，利用荷叶的原理可以开发出一系列具有抗水、抗粘附性能的技术应用，这对于提高材料的性能和减少日常维护工作有着重要的意义。
仿生超疏水材料
仿生超疏水表面的制备技术及其进展摘要：仿生超疏水表面具有防水、自清洁等优良特性。
自然界中存在许多无污染、自清洁的动植物表面，如超疏水的荷叶表面、超疏水各向异性的水稻叶表面、超疏水的暗翼表面等。
影响材料表面润湿性的主要因素有材料表面能、表面粗糙度和表面微一纳结构。
超疏水表面的自清洁功能源自于表面形貌与低表面能物质的共同作用，可以通过两类技术路线来制备超疏水表面：控制材料表面能和修饰微细结构表面。
关键词：润湿性；仿生；超疏水；接触角超疏水(Super—hydrophobic)是指表面上水的表观接触角超过150。
的一种特殊表面现象。
近年来，超疏水表面引起了人们极大的关注，它在自清洁材料、微流体装置以及生物材料等领域中有着广泛的应用前景[ ]。
最典型的例子就是自然界中的荷叶表面，水滴在叶面上可以自由滚动．能够将附着在叶面上的灰尘等污染物带走。
从而使表面保持清洁。
1 基本原理润湿性是材料表面的重要特征之一。
描述润湿性的指标为与水的接触角0，接触角小于9O。
为亲水表面，接触角大于90。
为疏水表面，接触角大于150。
则称为超疏水表面。
对于光滑平整的理想固体表面，水滴在其表面上的形状是由固体、液体和气体三相接触线的界面张力来决定的，水滴接触角的大小可以用经典杨氏方程来表示：cos ：Lv 其中，、Ts 、分别是固一气、固一液和液一气界面的表面张力。
对于粗糙表面．Wenzel方程[21认为水滴粗糙表面完全浸润，其液滴接触角为：cosO~=FcosO式中，r为表面粗糙度，即实际表面积与面投影面积之比值。
根据Wenzel方程，对于疏水表面，增加表面粗糙度，液滴的接触角增大。
Wenzel方程揭示了粗糙表面的表观接触角与本征接触角间的关系。
当固体表面由不同种类化学物质促成时，Cassie~zJ进一步拓展了Wenzel的上述处理。
他认为水滴在粗糙表面接触在两种界面：水滴与固体界面以及由于毛细现象水滴无法进入微孔而形成空气垫从而形成的滴与空气垫界面，并认为水滴与空气垫的接触角为180。
荷叶疏水原理的应用实例
荷叶疏水原理的应用实例1. 荷叶疏水原理的介绍荷叶疏水原理是指荷叶表面的微观结构和化学成分使其具有疏水性，水滴在荷叶表面上呈现出珠状滚动的特性。
这一原理被广泛应用于多个领域，包括涂料、纺织品、建筑材料等。
2. 涂料领域中的应用在涂料领域中，荷叶疏水原理被应用于开发超疏水涂料。
这种涂料能够在表面形成一层微米级的荷叶结构，使得水滴无法附着在表面上，从而实现自清洁效果。
超疏水涂料广泛应用于室内外墙面、玻璃窗等，使得这些表面具有良好的抗污染能力，降低了清洁维护的成本。
•超疏水涂料的特点：–自清洁效果，水滴可以快速滚落，带走附着的污物；–耐候性强，长时间使用不易受到气候等因素的影响；–耐腐蚀性好，能够防止化学物质对涂层的侵蚀；–可自愈合，表面受损后可以在一定条件下自行修复。
3. 纺织品领域中的应用在纺织品领域中，荷叶疏水原理被应用于开发防水透气面料。
传统的防水材料往往无法同时实现防水和透气的效果，使得穿着者很容易出现不适感。
而采用荷叶疏水原理的防水透气面料则能够有效解决这一问题。
•防水透气面料的特点：–具有优异的防水性能，可以有效阻挡外部水分的渗透；–同时具备良好的透气性能，可以排除体内的湿气；–柔软舒适，不影响穿着者的活动；–耐久性好，经过多次清洗或长时间使用后仍能保持原有的性能。
4. 建筑材料领域中的应用在建筑材料领域中，荷叶疏水原理被应用于开发自洁型建筑材料。
这些材料在表面形成一层具有荷叶结构的纳米涂层，能够有效防止尘土、污染物等附着在表面上，从而保持建筑物外观的清洁。
•自洁型建筑材料的特点：–高效的自洁性能，附着在表面的尘土、污染物能够被清洗或雨水冲刷掉；–长效性好，一次处理能够保持较长时间的自洁效果；–高耐候性，能够经受多种环境条件下的考验；–能够减少清洁维护成本，节约人力物力。
5. 其他领域中的应用除了上述领域，荷叶疏水原理还被应用于汽车涂层、电子设备防水等方面。
很多厂商通过模仿荷叶表面的微观结构和化学成分，来研发具有疏水性能的产品，以提高产品的使用体验。
神奇的超疏水材料,灵感来自荷叶
神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶荷叶是一种有神奇特性的植物。
它们生长在水中，但叶子表面却能保持干燥。
这是因为荷叶表面存在一种天然的微纳结构，使其水珠无法黏附在表面上，直接从叶子上滚落下来。
这种特性被称为“超疏水”。
人们对荷叶表面的超疏水特性早有观察，并且一直想将其应用到人造材料中，以实现许多实际应用。
例如，类似的材料被开发为了防水衣和自洁玻璃。
然而，这些人造材料并没有达到荷叶那样的表面纹理结构，其疏水效果也不够理想。
近年来，新的成果被取得，人们成功地制备了一个类似于荷叶表面模拟形态的高效超疏水材料，其抗水能力可与荷叶本身相媲美。
这一成果引起了广泛的关注。
这种新型超疏水材料的制备过程大致可以分为两个步骤。
首先，通过特殊的化学处理方法在材料表面构建一种呈现出类似荷叶表面纹理的微纳抗水结构。
其次，通过电化学沉积技术在这种表面结构上制备一层铜氧化物薄膜。
这种方法能够有效的提高材料的超疏水性能，从而让其抗水的能力更加强。
这种新型的超疏水材料将在许多领域发挥重要作用，特别是在石油化工、医药生物、环境保护等方面。
例如，在液相分离过程中，使用超疏水材料可以极大地提高分离效率，并且可以大大减少化学废水排放量，达到环保的目标。
在医药方面，超疏水材料可以用于制备高效的药物递送系统，具有广阔的应用前景。
此外，在食品、纺织等工业中，也有着重要的应用前景。
然而，尚有许多技术难题需加以解决。
例如，超疏水材料的制备方法需要进一步优化，以便更好的保持其超疏水特性。
此外，需要加大研究力度，探索更多新型材料，并建立完善的超疏性能检测手段，以推动超疏水材料应用领域的发展。
总之，荷叶表面的超疏水性是自然界的一种奇妙创造，促进了人类在材料科学以及环境保护等领域的发展。
而对超疏水材料的研究，也有望带来更广泛的应用前景。
神奇的超疏水材料,灵感来自荷叶
神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶荷叶一直以来都是人们喜爱的一种植物，不仅因为它的美丽，还因为它独特的超疏水性能。
荷叶表面经常被水珠覆盖，这些水珠会在叶片上滑动，带走叶片上的尘土和污垢，使叶片保持清洁。
这样的特性一直吸引着科学家们的注意，他们试图从荷叶上汲取灵感，开发出一种能够具有相似超疏水性能的材料。
经过长期的研究和努力，科学家们终于成功地研发出了一种神奇的超疏水材料，这种材料得到了广泛的应用，不仅在工业生产中发挥着重要作用，还在环境保护和医疗领域发挥着重要作用。
在本文中，我们将介绍这种神奇的超疏水材料的制作原理、特性及应用领域。
神奇的超疏水材料是如何制作的呢？其实，超疏水材料的制作原理就是通过仿造荷叶表面的微观结构，使得材料表面能够具有类似荷叶的超疏水性能。
具体来说，就是通过在材料表面构建一种微观的纳米结构，使得水珠无法在材料表面停留，而是以极快的速度滑落下去，带走表面的污垢和尘土，从而实现自清洁的效果。
为了实现这一目标，科学家们利用了一系列先进的制备技术，例如溅射沉积、溶液旋涂、纳米压印等。
通过这些技术，他们可以在材料表面精确控制微观结构的形貌和尺寸，从而实现精准的调控水珠在材料表面的行为。
除了制备技术，超疏水材料的制备还需要选择合适的材料。
一般来说，具有低表面能的材料更容易实现超疏水性能。
目前，常用的超疏水材料主要包括疏水聚合物、金属氧化物和碳基材料等。
这些材料不仅具有低表面能，而且还具有良好的稳定性和耐用性，能够在各种恶劣的环境下工作。
有了这种神奇的超疏水材料，人们的生活变得更加便利。
超疏水材料在工业生产中发挥着重要作用。
许多工业设备需要保持清洁才能正常运行，而传统的清洗方法往往耗费大量的水和能源。
通过在设备表面涂覆超疏水材料，可以使设备自动清洁，大大减少清洗成本，提高生产效率。
超疏水材料还在环境保护和污水处理中得到了广泛的应用。
许多污水处理设备需要定期清洁，否则会导致设备性能下降甚至损坏。
《仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究》范文
《仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究》篇一仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究一、引言随着科技的不断进步，人类对于自然界的生物和它们特有性能的研究愈加深入。
超疏水性能，这一自然界中如荷叶表面、蝴蝶翅膀等存在的现象，引发了科学家们强烈的兴趣和关注。
仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的研究，正是基于这一自然现象的探索与利用，旨在为人类生活带来更多的便利和可能性。
本文将详细探讨仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备方法、性能以及潜在应用领域。
二、背景及意义超疏水性能指的是材料表面具有极高的水接触角和极低的粘附性，这种特性在防水、防污、防腐蚀等方面具有广泛应用。
通过模仿自然界中具有超疏水性能的生物表面，人们可以开发出新型的仿生超疏水材料。
这类材料在汽车、建筑、纺织、医疗等领域具有巨大的应用潜力。
例如，在汽车领域，仿生超疏水涂层可以有效地防止车身积水和积污，提高汽车的使用寿命和安全性；在建筑领域，这类涂层可以用于制作自清洁的建筑外墙和窗户等。
因此，对仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、制备方法仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备主要包括以下几个步骤：首先，制备纳米级的超疏水材料；其次，将这种材料与聚氨酯进行复合；最后，通过特定的工艺将复合材料涂覆在基材表面。
在制备过程中，需要严格控制材料的粒径、分布以及涂层的厚度等参数，以保证涂层的超疏水性能和稳定性。
四、性能研究仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层具有优异的超疏水性能和稳定性。
通过对其表面微观结构的研究发现，纳米级的超疏水材料能够在涂层表面形成一种特殊的微纳结构，使得水滴在涂层表面形成球形，不易扩散和附着。
此外，该涂层还具有良好的耐磨损性、耐化学腐蚀性和热稳定性等优点。
这些优良的性能使得仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层在各种环境下都能保持稳定的超疏水性能。
五、应用领域1. 汽车领域：仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层可以用于汽车车身、挡风玻璃等部件的表面涂装，以提高汽车的防水、防污和防腐蚀性能，延长汽车的使用寿命。
神奇的超疏水材料,灵感来自荷叶
神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶1. 引言1.1 背景介绍荷叶作为自然界中具有明显超疏水性能的植物，一直以来都吸引着科研人员的兴趣。
荷叶表面的微观结构使得水珠在其表面上快速滚动，同时将灰尘和污垢带走，从而保持表面清洁。
受到荷叶的启发，科研人员开始研究制备具有类似超疏水性能的材料，并尝试将其应用于各个领域。
超疏水材料的研究不仅有助于提高材料的耐久性和清洁性，还可以推动各行业的技术创新和进步。
深入研究超疏水材料的结构设计、制备方法和应用前景具有重要意义，对环境保护和产业发展都具有积极的推动作用。
2. 正文2.1 荷叶的超疏水表面结构荷叶的超疏水表面结构主要是由微观的微结构和纳米级的纳米结构组成。
在荷叶表面，存在着许多微小的凸起和微沟，这些微观结构使得水滴无法完全接触到表面，从而形成了超疏水效应。
而在更微观的层面上，荷叶表面还具有一层纳米级的蜡质物质，这种物质可以形成一种类似于蜡的保护层，使得水滴在滚动过程中不易附着在表面上。
荷叶表面还具有一种类似于莲花的特殊结构，这种结构可以使得水滴在滚动时不断与表面接触，从而清洗表面上的杂质和尘土，保持表面的清洁。
荷叶的超疏水表面结构是一种通过微观和纳米级结构相结合的设计，使得水在与表面接触时能够迅速滚动离开，同时保持表面清洁的独特结构。
这种结构不仅可以在自然界中见到，也可以通过模仿荷叶表面结构，制备出具有超疏水性能的材料，为生活和工业领域带来了许多便利和应用前景。
2.2 神奇的超疏水材料的制备方法神奇的超疏水材料的制备方法可以通过以下几种途径实现。
一种常见的方法是利用化学合成的方式，在材料表面引入微纳结构。
这种方法包括溶液法、气相沉积法和模板法等。
在溶液法中，可以通过溶胶-凝胶法或溶剂热法来实现超疏水表面的制备。
气相沉积法通常包括化学气相沉积和物理气相沉积两种方式，通过控制沉积条件和进行后处理来制备具有超疏水性能的材料表面。
模板法则是利用模板在材料表面上形成孔洞结构，从而实现超疏水表面的制备。
荷叶效应引起的的超疏水表面研究
超疏水应用研究
油中试验过程。污垢分别使用公园里旳土壤（Soil）和室内 旳灰尘（Dust）充当，油选用十六烷（Hexadecane）和食用 油（Cooking oil）。经过疏水涂料处理旳表面被部分浸润 在油中，界面处撒有污垢。之后，研究者向表面滴水（为了 便于辨别，水被事先染成蓝色），以清除表面上旳旳污垢。 以上试验体现了疏水疏油超双疏表面，这个想法来自于疏水 材料旳一点拓展，是根据猪笼草旳自清洁效应来旳，属于仿 生研究，能够到达除油旳效果。
超疏水应用研究——超疏液制备
先在Si或是光刻胶基底上采用微机电系统（MEMS）工艺加工 出规则、精确旳“T”型微构造，然后浇注弹性体材料如聚 二甲基硅氧烷（PDMS），得到倒“T”型构造旳PDMS软印章， 将多种可固化材料制成溶液浇筑到PDMS印章上并脱模，最终 在成型旳T型微构造上做低表面能修饰，就能够得到性能优 异旳超疏液表面。
对于需要预防结冰旳表面，这种现象看起来是个好消息。但 是，德国马普所旳福尔默（Vollmer）教授指出，尽管这一 系列工作很酷炫，但怎样应用它还是个难题。尤其在户外旳 开放环境下，依托降低气压来预防结冰极难操作。
超疏水应用研究
了解了超疏水原理和某些有趣旳现象，那么在实际应用中究 竟有那些材料利用了这些原理呢？
荷叶表面粗糙旳微观构造
超疏水研究——水滴玩蹦床
在荷叶表面，圆圆旳水滴滚落，不会润湿表面，而假如是 水滴从高处滴落到超疏水表面上，它们甚至还能弹跳起来。 但是，假如是原本静止旳水滴，有无方法能让它自己“蹦起 来”呢？近来，瑞士苏黎世理工大学布里卡克斯 （Poulikakos）教授旳课题组就让疏水表面上旳水滴自发地 弹跳了起来，这一发觉于2023年11月4日刊登在了《自然》 （Nature）期刊上。
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NANCHANG UNIVERSITY课程论文课程：微机电系统学生姓名：学号：课程教师：荷叶表面超疏水性的研究及仿生（南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031）引言：人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。
直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。
其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。
在化学模拟生物体系的研究中，超疏水性表面是近年来比较活跃的领域之一。
研究超疏水性表面对深入认识自然界中具有疏水性植物和设计新的高效纳米薄膜具有重要的作用。
同时它在工业生产和人们的日常生活中有着极其广阔的应用前景。
例如，它可以用来防雪、防污染、防腐、抗氧化以及防止电流传导和自净等。
本文中关于超疏水表面微观形貌与润湿性能的关系进行研究，从微观角度对其性能的说明，介绍和评述构造微观形貌的构造或加工方法，并对该领域的发展进行了展望。
关键词：超疏水性；纳米结构；自清洁；仿生Preparation and Research of Super Hydrophobic Surfaces（School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang330031,China）Abstract：Super hydrophobic surfaces show good performance in self-cleaning and antifouling due to their micro and nano structures. Inspired by the similar structures in nature , such as lotus leaves , and butterfly wings , the focus of research in super hydrophobic materials is not only to mimic biological structures，but also to generate materials with flexibility in both structural design and material composition. The goal is to develop super hydrophobic materials that are robust and tolerant to high temperature or harsh environment. Such materials have broad applications in national defense, industrial process, agriculture, and health care. At the same time, it has a very wide application prospect in industrial production and people's daily life. For example, it can be used to prevent snow, pollution prevention, anti-corrosion and prevent the current conduction and self purification. This paper will introduce the principle of super hydrophobic material and the synthesis of such materials. Recent research and future application of such materials will also he discussed in the paper.Key words: super hydrophobic；nano structure；self-cleaning；bioinspired1. 超疏水原理及表面特性根据水在固体表面的浸润程度，固体可以分为亲水性和疏水性，所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。
对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。
由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。
一个真正意义上的超疏水表面既要有较大的静态接触角，同时更应该具有较小的滑动角。
所谓接触角，就是液滴在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。
通过液体-固体-气体接合点中水珠曲线的终点和固体表面的接触点测定出来。
滚动角可作为评价表面浸润性的另一指标，指的是一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。
滚动角越小，固体表面表现出的疏水性越好。
因为地球的重力作用，水滴在倾斜的固体表面有下滑的趋势。
随着固体倾斜角的变大，水滴沿斜面方向的下滑分力也在不断增大，当倾斜角增大到某一临界角度时，水滴会从固体表面滑落下来，这时的临界角就是水在此种固体表面的滚动角。
滚动角越小，固体表面的超疏水性能越好。
1.1 光滑表面的Y ang 氏方程表面张力：分子在体相内部与界面上所处的环境是不同的，所以有净吸力存在，致使液体表面的分子有被拉入液体内部的倾向，所以任何液体表面都有自发缩小的倾向，这是液体表面表现出表面张力的原因。
广为接受的光滑表面上的Yang氏方程描述了固液气三相界面上液体对固体的本征静态接触角和三相间的表面张力的关系：、 、 分别为固气、固液、气液间的见面张力1.2 粗糙表面的Wenzel 方程（1936年）sg sl lg cos =r r /r （- ）sgr sl r lg r图1.2 平衡状态下，液滴接触角与界面张力的关系Wenzel 发现表面的粗糙结构可增强表面的浸润性,认为这是由于粗糙表面上的固液实际接触面积大于表观接触面积的缘故。
可用表面粗糙因子（r ）衡量,其值为表面的实际面积与几何投影面积之比。
1.3 粗糙表面的Cassie 方程（1944年）f 为水与固体接触的面积与水滴在固体表面接触的总面积之比Cassie 发展了Wenzel 理论，假定水与空气的接触角为180°，提出粗糙的低表面能表面具有超疏水性的机理,用以描述水在粗糙固体表面上的接触角θc 。
2. 植物叶表面微观形貌如图2.1为超疏水的荷叶表面结构（a ）球形的水滴在荷叶的表面：（b ）荷叶表面大面积的微结构：c ）荷叶表面单个乳突：（d ）荷叶背面的纳米结构。
图2.1超疏水的荷叶表面结构通过观察植物叶片表面的微观结构,认为荷叶效应是由粗糙表面上双层结构的微凸体及其表面蜡状物共同作用的结果。
认为,疏水植物表面的粗糙度会降低其润湿性,与相同组成的光滑表面相比,水滴的接触角更大。
图2.2 荷叶的SEM照片：a 为荷叶的整个表面的形貌图：b 为荷叶表面的放大图由图a可以看出,荷叶表层均匀分布了大小5 —9μm 的微凸体,从图a 的插图中可以发现这些表层微凸体是由一些更小的棒状结构材料堆积而成。
由图b 可以进一步看到,这些微米级的微凸体下面还分布了一些大小很均匀的纳米微凸体,其插图显示了这种纳米结构材料为直径50 —70nm的棒状结构。
水滴在荷叶表面的接触角和滑动角分别为161.0°±2.5°和2-5°。
荷叶这种双层的微纳米结构可以很有效地阻止荷叶下层被润湿,这一点对其超疏水性起着至关重要的作用。
3. 表面结构与润湿性的关系3.1 润湿性润湿性是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性。
固体的润湿性用接触角表示，当液滴滴在固体表面时，润湿性不同可出现不同形状。
液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角。
接触角最小为0°，最大为180°。
接触角越小，则粉体的润湿性越好。
3.2 湿润性的测量方法测量润湿性的方法很多，按测量目的的不同可分为两大类，即定性方法和定量方法。
其中定量方法主要有接触角法、渗吸与排驱法和USBM方法。
定性测量方法种类很多，包括渗吸率、显微镜检测、浮选法、玻璃滑动法、相对渗透率曲线法、渗透率与饱和度关系曲线、毛管压力曲线、毛细测量法、排驱毛管压力、油藏测井曲线、核磁共振法以及染色吸附法。
3.3 固体表面张力与表面自由能固体表面润湿性由表面的化学组成和微观几何结构共同决定。
而表面张力表面自由能是固体表面润湿性研究和应用的理论基础。
表面张力、表面过剩自由能是描述物体表面状态的物理量。
表面层里的液体分子都受到指向液体内部的引力作用，因此，要把液体分子从内部移到表面层中，必须克服这种引力做功，所做的功变成分子势能。
这样，位于表面层内的液体分子，比起内部的液体分子，具有较大的势能。
表面层中全部分子所具有的额外势能总和，称为表面能。
表面能是内能的一种形式，液体的表面越大，具有较大势能的分子数越多，表面能就越大。
液体表面或固体表面分子与其内部分子的受力情形是不同的，因而所具有的能量也是不同的。
以液体为例，如图3.3所示，处在液相内部的分子，四周被同类分子所包围，受周围分子的引力是对称的，因而相互抵消，合力为零;处在液体表面的分子则不然，因为液相的分子密度远大于气相的分子引力，致使合力不再为零，而是具有一定的量值且指向液相的内侧。
由于这个拉力的存在，使得液体表面的分子，相对于液体内部分子处于较高能量态势，随时有向液体内部迁移的可能，处于一种不稳定的状态。
液体表面分子受到的拉力形成了液体的表面张力，相对于液体内部所多余的能量，就是液体的表面过剩自由能。
由于表面张力或表面过剩自由能的存在，在没有外力作用时，液体都具有自动收缩成为球形的趋势，这是因为在体积一定的几何形体中球体的表面积最小。
系统处于稳定平衡时，势能应为最小。
因此，一定质量的液体，其表面要尽可能收缩，使表面能成为最小。
图3.3 液体表面、内部分子的能量3.4 表面结构与接触角的关系人们在研究如何构造超疏水性表面的同时,也在积极探讨超疏水性表面中表面结构和接触角的关系,希望这种理论的研究能为我们今后设计和构造超疏水性表面提供一定的理论基础和实际指导。
McCarthy 小组研究了超疏水性表面中形貌长度范围对其润湿能力的影响。