（2）固体表面张力常数常难以测定，能否润湿，常用接触角做标准，接触角是三相交界处在液体中量得的角，以θ表示。例：常见的液体和固体接触，会形成界面夹角，称为接触角，它是衡量液体对固体润湿程度的一个标志。（a）润湿式（b）不润湿接触角第31页，共83页，星期日，2025年，2月5日当液滴在固体表面上平衡时，平衡接触角与固/气，固/液，液/气界面自由能有如下关系。杨氏方程：γSG-γSL=γLGcosθ式中γLG：液体、气体之间的界面张力γSG：固体、气体之间的界面张力γSL：固体、液体之间的界面张力θ：固体、液体之间的接触角第32页，共83页，星期日，2025年，2月5日将含接触角的润湿方程用于上述各式，可得Wa=γLG(1+cosθ)Wi=γLGcosθS=γLG(cosθ-1)Dr.A.Capelle等指出：润湿效率BS=γ固-气—γ固-液,即BS=γ液-气cosθ由此得出：接触角越小，润湿效率越高。式中表明：配方固定后，降低基料粘度和使用润湿剂来降低颜料和基料之间的界面张力以缩小接触角可以提高润湿效率，但基料粘度的降低有一定限度，所以使用润湿剂是常用的手段。第33页，共83页，星期日，2025年，2月5日5.2.3粗糙表面的润湿杨氏方程反映了表面化学组成对接触角的影响，但是忽略了表面微观形貌对接触角的影响。当固体为非平滑表面时，其润湿性能有很大的变化，对光滑表面得到的各个公式应予以校正。光滑表面上的接触角为本征接触角。固体表面常常是粗糙的，而且这种粗糙是被固定的。以i表示其粗糙程度i=Ai/ALAi为真实表面积,AL为Ai的投影面积，即理想的几何学面积对于液体，i=1，固体i≥1第34页，共83页，星期日，2025年，2月5日设固体投影面积为单位面积，i则为实际面积，a为液体与固体的实际接触面积，一般a＜I，a=i，表示液体与固体表面接触，a=0，则完全不接触。当固液接触面积为a时，气液界面的面积是(i-a)/I,第35页，共83页，星期日，2025年，2月5日即a=i时，可得黏附功，粘附张力和铺展系数关系Wa=i(γSG-γSL)+γLGWi=i(γSG-γSL)S=i(γSG-γSL)-γLGWa=γLG(1+Icosθ)Wi=γLGicosθS=γLG(icosθ-1)见表5.1润湿条件总结P85当界面完全接触时，第36页，共83页，星期日，2025年，2月5日本征接触角θ＜90°时，为疏水表面，而接触角大于150°时，称为超疏水表面，不仅疏水而且疏油，即双疏表面。天然界的荷叶，芸苔表面仅为一般的蜡覆盖，但与水的接触角可达160°，表现超疏水的性质，称为荷叶效应。原因是具有极高的粗糙度。通过杨氏公式了解荷叶效应5.2.4荷叶效应与双疏表面第37页，共83页，星期日，2025年，2月5日cosθ=(γSG-γSL)γLG（错误）P87将粗糙度i引入公式，cosθ＇=I(γSG-γSL)γLG（错误）P87θ‘为在粗糙度表面上的接触角，表示为cosθ＇=icosθ当液体在平滑表面上的接触角大于90°时，i增加时，θ＇逐渐增大，直至获得超疏水表面或双疏表面。在粗糙表面上的液滴不一定能充满所有沟槽，在液体下可能有空气存在，即有a＜i的情况。a＜i时，表观（实际）接触角实际是由固体和气体共同组成的复合表面的接触角，第38页，共83页，星期日，2025年，2月5日cosθ＇=fs(1+cosθ)+1θ＇表观接触角fs固体所占面积分数即a/i据此公式，具有一定亲水性质的表面，若其表面具有高粗糙度的特殊纳米级微观结构，可使表面稳定地存在一定面积的空气，使液体与一定空气接触，也可得到超疏水表面。超双疏漆膜表面研究具有重要意义。超双疏涂料作为自清洁涂料可用于防止生物生长的舰船防污涂料和减阻涂料。第39页，共83页，星期日，2025年，2月5日自清洁涂料建筑外墙涂料可以美化环境和居室，但是由于传统涂料耐洗刷性差，时间不长涂层就会发生色变、脱落，玻璃幕墙或瓷砖贴面又会带来光污染、增加建筑物自重、存在安全隐患等问题。并且随着城市的环境污染正在加剧，其中粉尘污染、气体污染尤为严重。建筑外墙特别是高层建筑，正在受到越来越严重的侵蚀。21世纪理想的外墙保护和装饰材料应具有优良的防水性、对水蒸汽的通透性、防紫外光和自洁功能，能够长期保持洁净、靓丽的外表。第40页，共83页，星期日，2025年，2