超疏水原理ppt课件
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Wenzel模型和Cassie模型
正如上面所讨论的，Wenzel模型和 Cassie模型都认为固体表面的粗糙度可以 增强其表面的疏水性，但两者内在机制却 是不一样的。
滚动角的大小表征了固体表面的滞后现 象，只有拥有较大的接触角和较小的滚动 角才是真正意义上的超疏水表面。
为表面粗糙因子其值为表面的实际面积不几何投影面积之比为表面粗糙因子其值为表面的实际面积不几何投影面积之比14cassie方程cassie发展了wenzel理论假定水不空气的接触角为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c15cassie方程为水不固体接触的面积不水滴在固体表面接触的总面积之比
与几何投影面积之比
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r 为表面粗糙因子,其值为表面的实际面积
与几何投影面积之比
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13பைடு நூலகம்
Cassie方程
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
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Cassie方程
超疏水涂层导读
辛辉 金桃燕
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1
内容简介
1.超疏水现象 2.超疏水表面的基本理论 3.超疏水表面的构造方法 4.超疏水性的功能及应用 5.目前研究与实用的状况
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超疏水现象
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超疏水表面基本理论
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杨氏方程
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
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料67页PPT
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 —过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
超疏水现象及应用25页PPT
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消至高无个的法。— —西塞 罗
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
超疏水材料研究进展PPT
Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结 构的超疏水表面， 在聚二甲基硅氧烷表面 进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板， 再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构 类似的凸模板， 在扫描电镜下看到了具有 粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性 能。
Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.
J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9049–9056
三、光催化超疏水材料研究进展
一、研究背景
Wenzel 模型
cosɵW =rcosɵe
式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面 的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是 真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面 积的比值，λ≥1
ห้องสมุดไป่ตู้
Cassie模型
cosɵc =f1cosɵ1 + f2cosɵ2
将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别 为复合表面中固相与气相的表面积分数，%； θ1和θ2分别为它们的接触角
一、研究背景
Young方程——理想、平滑的固体表面
cosɵ =(γ -γ )/ γ
sg ls lg 式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界 面张力，N/m
Θ < 90°，表现出亲水的性质， Θ > 90°，表现出疏水的性质
Young Equation
Young方程解释了接触角 和表面能的关系
通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗
反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有 机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面 功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均 匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三 甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层 变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃 基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间 显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自 清洁效果。
《生物质超疏水材料》课件
PART FOUR
生物质来源：选 择天然、可再生 的生物质材料， 如木材、秸秆、 玉米芯等
预处理方法：对 生物质材料进行 粉碎、研磨、筛 分等预处理，以 提高材料的表面 粗糙度和孔隙率
材料选择标准： 选择具有良好疏 水性能的生物质 材料，如具有高 亲水性和低疏水 性的纤维素、半 纤维素等
超疏水性：表面具有超疏水性，水滴不易附着 自清洁性：表面具有自清洁性，易于清洗 耐腐蚀性：表面具有耐腐蚀性，不易被腐蚀 耐高温性：表面具有耐高温性，不易在高温下变形
生物质超疏水材料具有优异的耐久性，能够长时间保持其疏水性能。 生物质超疏水材料在户外环境中能够抵抗紫外线、酸雨等恶劣环境的侵蚀。 生物质超疏水材料在室内环境中能够抵抗高温、高湿等恶劣环境的侵蚀。
研究进展：近年来， 超疏水材料的研究取 得了显著进展，如纳 米材料、生物质材料 等
防水防污：应用于建筑、汽车、 船舶等领域
自清洁：应用于太阳能电池板、 玻璃幕墙等领域
抗腐蚀：应用于化工、石油、 天然气等领域
生物医学：应用于医疗器械、 生物传感器等领域
物理沉积法：通过物理沉积 方法制备超疏水材料
化学合成法：通过化学反应 制备超疏水材料
添加标题
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在污水处理领域，生物质超疏水材 料可以用于油水分离，提高污水处 理效率。
在食品加工领域，生物质超疏水材 料可以用于油水分离，提高食品加 工的安全性和卫生性。
建筑领域：作为外墙涂料，提高建筑物的防水性能 农业领域：作为土壤改良剂，提高土壤保水性能 环保领域：作为污水处理剂，提高污水处理效率 医疗领域：作为生物医用材料，提高生物相容性
超疏水材料PPT幻灯片课件
步骤：
1、复制模塑法是指先用一种预聚物A（一般为PDMS，有 时也可采用溶液）复制出荷叶等超疏水植物叶片表面微 结构；
2、固化A并从荷叶表面剥离，得到负型结构的软膜板B，
然后以此软膜板为图形转移元件，将其表面的负型结构
转移到其他材料C表面，经过2次复制最终得到与荷叶表
面特征相似的仿荷叶微结构。
待解决问题；机械稳定性问题、老化问题、成本、制备 工艺，工业化、产业化、商业化，以及更深层次的理论 研究。
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谢谢！
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超疏水基本理论
材料的浸润性是由表面的 化学组成和微观几何结构 共同决定的，通常以接触 角θ表征液体对固体的浸润
成度。
Young方程 Wenzel方程 Cassie方程
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对于光滑、平整。均匀的固体表面，Thomas Young在 1805年提出了接触角与表面能之间的关系，即著名的 Young方程（Young Equation）:
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模板法
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2.等离子体法
等离子体：是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离 后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存 在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在 的第四态。
等离子体法原理：利用等离子体对表面进行处理，获得 粗糙结构，从而得到超疏水性的材料表面。
优点：快速、选择性高、表面均匀 缺点：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ备昂贵，且不利于大面积制备。
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3.化学气相沉积法
原理：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室 内，然后它们相互之间发生化学反应，形成一种新的材 料，沉积到晶片表面上。化学气相沉积法是传统的制备 薄膜的技术。
特点：该方法成本较高，一般用于一些特殊材料的制备 。
超疏水原理
超疏水表面：接触角θ>150°,滚动角θ<10°的表 面
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Wenzel方程
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。
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r 为表面粗糙因子,其值为表面的实际面 积与几何投影面积之比
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Yong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：
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当θ> 90°时表现为疏水性 θ<90°时表现为亲水性
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退角(θr ) , • 两者的差值(θa -θr ) 称为接触
角滞后。
• 表观接触角则处于前进角和后退角 两个临界值范围之间
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接触角滞后
接触角滞后的存在使得水滴在倾 斜的表面上不一定向下移动。随着 倾斜角的增大,在重力作用下,水滴 前部分的接触角增加而后部分的接 触角减小。只有同时达到临界接触 角时水滴才会向下滑动,定义这时的
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辛辉 金桃燕
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内容简介
1.超疏水现象 2.超疏水表面的基本理论 3.超疏水表面的构造方法 4.超疏水性的功能及应用 5.目前研究与实用的状况
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超疏水现象
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Байду номын сангаас
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超疏水表面基本理论
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杨氏方程
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料PPT课件
300 41.04 12.7 46.2 1.13
900 43.65 14.6 41.7 0.96
Calculated values*
0.31
0.31
出射角反映深度信 0.34 2.含息氟，链越段小的越趋近表面
表性
0.39
300 43.48 14.2 42.3 0.97 0.33
MArF17％
16.3
第12页/共65页
2.1 ATRP法制备含氟嵌段共聚物
• 溶剂：环己酮 • 引发剂：α-溴代异丁酸乙酯 • 催化剂/配位剂：CuBr/五甲基
二乙基三胺 • 氟单体：丙烯酸全氟烷基乙基
酯
CH2=CHCOOCH2CH2(CF2)CF3
• 共聚单体：BMA/MA第1/3M页/共M65A页等
2.2 含氟嵌段共聚物固体表面性能的研 究
40
60
80
100
120
A n n e a lin g tim e (m in )
Annealing temperature is 120℃, the sample is BMA96FAEA10.2
110 100
90 80 70
40
热处理T的影响
60
80
100
120
140
Annealing temperature( 0C )
Annealing time is 30 min, the sample is BMA96FAEA10.2
第15页/共65页
BMA嵌段长度对接触角的影响
FAEA链段长度 固定为
BMAxFAEA2.0
水在共聚物表面的接 触角
石蜡油在共聚物 表面的接触角
第16页/共65页
超疏水原理
超疏水原理
超疏水原理是指一种特殊的表面现象，即当某些表面接触水时，水滴会迅速减小并滚动，甚至完全滚落。
这种现象源于表面微观结构的特殊性质，使得水分子无法在其上停留，从而表现出极强的疏水性。
超疏水原理在许多领域都具有重要的应用价值，例如防水材料、防污涂层、微流体控制等方面。
超疏水表面的微观结构通常具有特殊的形貌，例如微米级的凹凸结构或纳米级的纳米柱结构。
这些结构使得表面具有极低的接触角，使得水滴接触表面时无法充分展开，从而迅速减小并滚动。
此外，超疏水表面还可能通过化学方法对表面进行处理，使得表面具有特殊的化学性质，进一步增强其疏水性能。
超疏水原理在实际应用中具有广泛的应用价值。
例如，在纺织品上应用超疏水原理可以制备出防水透气的功能性面料，使得衣物在保持透气性的同时具有较好的防水性能。
在建筑材料上应用超疏水原理可以制备出自清洁、防污染的涂层，使得建筑物能够长期保持清洁和美观。
在微流体控制领域，超疏水原理可以用于制备微流体通道，实现微流体的快速传输和控制。
此外，超疏水原理还在生物医学领域具有重要的应用。
例如，可以利用超疏水原理制备出具有抗菌性能的医用材料，用于制备医用器械和医用包扎材料。
另外，超疏水原理还可以用于制备出具有自清洁性能的医疗设备表面，减少交叉感染的风险。
总之，超疏水原理是一种重要的表面现象，具有广泛的应用前景。
通过对超疏水原理的深入研究和理解，可以为材料科学、化学工程、生物医学等领域的发展提供重要的支持和推动。
相信随着科学技术的不断进步，超疏水原理必将在更多领域展现出其重要的应用价值。
荷叶效应——超疏水性原理
荷叶效应——超疏⽔性原理荷叶效应——超疏⽔性原理尽管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。
为什么这样的“粗糙”表⾯能产⽣超疏⽔性呢？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。
即使表⾯上有了⼀些脏的东西，也会被滚动的⽔珠带⾛，这样表⾯就具有了“⾃清洁”的能⼒。
这种接触⾓⼤于150度的表⾯就被称为“超疏⽔表⾯”，⽽⼀般疏⽔表⾯的接触⾓仅⼤于90度。
⾃然界⾥具有“⾃清洁”能⼒的植物除了荷叶之外，还有⽔稻、芋头之类的植物以及鸟类的⽻⽑。
这种“⾃清洁”效应除了保持表⾯的清洁外，对于防⽌病原体的⼊侵还有特别的意义。
因为即使有病原体到了叶⾯上，⼀沾⽔也就被冲⾛了。
所以象荷花这样的植物即使⽣长在很“脏”的环境中也不容易⽣病，很重要的原因就是这种⾃清洁能⼒。
超疏⽔表⾯制备⽅法⼈们知道荷叶⾃清洁效应已经很多年了，但是很长的时间内却⽆法做出荷叶那样的表⾯来。
通过对⾃然界中典型的超疏⽔性表⾯——荷叶的研究发现，在低表⾯能的固体表⾯构建具有特殊⼏何形状的粗糙结构对超疏⽔性起重要的作⽤。
基于这些原理，科学家们就开始模仿这种表⾯。
现在，关于超疏⽔粗糙表⾯的研制已有相当多的报道。
⼀般来说, 超疏⽔性表⾯可以通过两种⽅法来制备：⼀种是在疏⽔材料表⾯上构建粗糙结构；另⼀种是在粗糙表⾯上修饰低表⾯能的物质。
超疏水的基本原理
我们在研究固体表面性质的时候通常会研究其湿润性，研究表明湿润性是固体表面的重要性质之一。
一般用接触角来表示固体表面的润湿性，当接触角大于90°的面称为疏水面，接触角大于150°的面称为超疏水面。
日常生活中的荷叶因其表面上的乳突和蜡状物使荷叶表面具有超疏水特性，表现为荷叶的自洁净功能；水黾因其腿部上微米级刚毛上和其上存在着的很多纳米级沟槽，微米刚毛和纳米沟槽的缝隙中能形成空隙，形成的稳定气膜能够阻碍水滴的浸润，表现出超疏水特性，使其能在水上自由行走，而不会沉入水中。
1.超疏水的基本原理（1）接触角液体与固体表面之间的相互作用程度，固体与液体之间形成的夹角即为接触角，接触角的大小由黏附力来决定，黏附力会由固体表面性质不同、液体性质的不同以及固体与液体之间的相互作用不同而形成不同的黏附力，黏附力越大，接触面积也就越大，夹角也就越小，反之，黏附力越小，接触面积就越小，夹角也就越大。
（2）润湿指液体能接触到固体并附着在固体表面的现象。
湿润可以说是固体与液体之间的分子作用力引起的，就是之前提到的黏附力，黏附力体现出固液之间的接触能力。
（3）湿润现象的微观解释若两相相互接触时互不相溶，那么湿润从宏观上就是一种现象。
但从微观上解释可根据界面层的理论。
界面层就是薄层，位于界面附近。
目前人们已知界面层模型有3 种，即Gibbs 分割表面型、Guggenheim 过渡层型与物理界面型。
物理界面层模型：液体与固体接触处存在分子作用半径厚度的液膜，此为液体与固体交界后液相的界面层。
在这个薄层中的分子，一边受到液相分子作用力，即内聚力；而另一边受到固相内部分子作用力，即黏附力。
产生不湿润的根本原因在于内聚力大于黏附力；产生润湿的根本原因在于黏附力大于内聚力。
（4）影响接触角的因素接触角的大小可以看出润湿程度，也可以看出固液之间相互作用的程度，能够判断出黏附力的强弱。
液体和固体的不同，其对应的接触角是有区别的，有些区别还很大。
第六章 疏水材料--超疏水ppt课件
为是产生这种高接触角、低滚动角的原因。
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4 Research plan
❖In order to fabricate superhydrophobic or superhydrophilic surfaces based on sub-micron structures, I think my research in UW can be divided into three stages.
❖mg(sinα)/ω =γ (cosθa-cosθr)
❖θa –Advancing contact angle,
❖θr –Receding contact angle,
❖m-The quality of water drop，
❖g-Acceleration of gravity ，
❖ω-Diameter of water drop，
❖ 蝉翼表面由规则排列的纳米柱状结构组成．纳米柱的直径大约在 80 nm，纳米柱的间距大约在180 nm．规则排列纳米突起所构建的 粗糙度使其表面稳定吸附了一层空气膜，诱导了其超疏水的性质 ，从而确保了自清洁功能。
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Butterfly wings
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氧等离子体处理后的超疏水ps纳米珠阵列表面wwwthemegallerycom47wwwthemegallerycom48chemicalvapordeposition江雷等利用化学气相沉积法cvd在石英基底上制备了各种图案结构的阵列碳纳米管膜结果表明水在这些膜表面的接触角都大于160滚动角都小于5纳米结构与微米结构在表面的阶层排列被认为是产生这种高接触角低滚动角的原因
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Wenzel model
超疏水原理
r 为表面粗糙因子,其值为表面的实际面积 与几何投影面积之比
Cassie方程
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
Cassie方程
式中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。
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辛辉 金桃燕
内容简介
1.超疏水现象 2.超疏水表面的基本理论 3.超疏水表面的构造方法 4.超疏水性的功能及应用 5.目前研究与实用的状况
超疏水现象
超疏水表面基本理论
光滑表面的yang氏方程 粗粗糙糙表面表的面We的nzW el方e程nzel方程 粗糙表面的Cassie方程 Wenzel方程和Cassie方程的适用性 接触角滞后 水滴在超疏水表面的动态润湿性 粗糙表面Wenzel状态和Cassie状态的关系
• 两者的差值(θa -θr ) 称为接触 角滞后。
• 表观接触角则处于前进角和后退角
两个临界值范围之间
接触角滞后
接触角滞后的存在使得水滴在倾斜 的表面上不一定向下移动。随着倾 斜角的增大,在重力作用下,水滴前 部分的接触角增加而后部分的接触 角减小。只有同时达到临界接触角 时水滴才会向下滑动,定义这时的倾
杨氏方程
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Yong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：
当θ> 90°时表现为疏水性 θ<90°时表现为亲水性
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二、制备方法
• 1、蒸汽诱导相分离法 • 2、模板印刷法 • 3、电纺法 • 4、溶胶-凝胶法 • 5、模板挤压法 • 6、激光和等离子体刻蚀法 • 7、拉伸法 • 8、腐蚀法 • 9、其他方法：电沉积、紫外光照射等
溶胶—凝胶法
模板挤压法就是使用孔径接近 纳米级的多孔氧化铝膜作为模板 , 将溶解于溶剂的高分子滴于其上 , 干燥后得到超疏水表面。通过模 板挤压法用有机硅超分子材料制 备了超疏水表面 , 接触角可以达 到165 ° 。这可能是由于有机硅 分子在纳米结构上发生重排 , 使 得疏水基团向外 , 亲水基团向内 并形成分子间氢键 , 体系表面能 降低造成的。
谢谢观看 !
超疏水材料
超疏水材料ຫໍສະໝຸດ 精品资料你怎么称呼老师？ 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是
否会认为老师的教学方法需要改进？ 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？
教师的教鞭 “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，
没有学问无颜见爹娘 ……” “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
目录
荷叶效应——超疏水性原理
为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性呢？ 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。即使表面上有了一些脏 的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的 能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而 一般疏水表面的接触角仅大于90度。
模板挤压法效果好、 工艺较 简单 , 但如何获得价格便宜、 尺 寸大并且性能可靠的模板是关键 。
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Wenzel模型和Cassie模型
正如上面所讨论的，Wenzel模型和 Cassie模型都认为固体表面的粗糙度可以 增强其表面的疏水性，但两者内在机制却 是不一样的。
滚动角的大小表征了固体表面的滞后现 象，只有拥有较大的接触角和较小的滚动 角才是真正意义上的超疏水表面。
与几何投影面积之比
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r 为表面粗糙因子,其值为表面的实际面积
与几何投影面积之比
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Cassie方程
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
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Cassie方程
式中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。
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Wenzel方程和Cassie方程的适用性
•Wenzel方程和Cassie 方程不适用于宏观尺度组成 不均一的表面，也不适用与化学成分不均一的表 面
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接触角滞后
向某一固体表面上已达平衡的水滴通 过加水或抽水的方式来使接触角增 大或减小,
• 定义接触线开始前移时的临界接触
角为前进角(θa ) ,
• 而接触线收缩时的临界接触角为后 退角(θr ) ,
• 两者的差值(θa -θr ) 称为接触角 滞后。
• 表观接触角则处于前进角和后退角 两个临界值范围之间
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接触角滞后
接触角滞后的存在使得水滴在倾斜 的表面上不一定向下移动。随着倾 斜角的增大,在重力作用下,水滴前部 分的接触角增加而后部分的接触角 减小。只有同时达到临界接触角时 水滴才会向下滑动,定义这时的倾斜
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超疏水表面：接触角θ>150°,滚动角θ<10°的表面
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Wenzel方程
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。
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r 为表面粗糙因子,其值为表面的实际面积
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Yong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：
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当θ> 90°时表现为疏水性 θ<90°时表现为亲水性
超疏水涂层导读
辛辉 金桃燕
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内容简介
1.超疏水现象 2.超疏水表面的基本理论 3.超疏水表面的构造方法 4.超疏水性的功能及应用 5.目前研究与实用的状况
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超疏水现象
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超疏水表面基本理论
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杨氏方程
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