图1-2 固体表面的滚动角

1.1.2 接触角

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气—液界面的切线穿过液体与固—液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。若θ<90°，则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好；若θ>90°，则固体是憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，不能进入毛细孔。

润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式（Young Equation）：

sg = sl+ glcosθ 式(1-1)

γsg，γsl，γgl分别是固-气、固-液和液-气两相界面单位面积的界面自由能。然而，真实的固体材料表面往往都是粗糙的，并不能满足杨氏方程所适用的原子以及分子尺度上理想光滑的要求。1936年，Wenzel教授研究了表面粗糙度对润湿性的影响并首次引进了表面粗糙度因子r对杨氏方程提出了如下的修改：

cosθ=r( sg sl)

gl=rcosθ 式(1-2)

在这里，粗糙度因子r被定义为一个粗糙的固体表面的真实面积与表观几何面积之比。Wenzel认为：粗糙表面固体部分的表面自由能可以被视为光滑表面自由能的r倍。很显然，由于粗糙度因子r总是大于1的，粗糙表面与水滴的表观接触角 ′总是会大于光滑表面与水滴的本征接触角 ，换言之，对于同样低表面能物质组成的固体材料，表面越粗糙则疏水性越强。通过