小科普：去润湿与润湿的科学特性

背景

去润湿描述了表面与另外一相（液相或固相）之间接触面积的减少。本文介绍了固体基材和液体之间最常见的去润湿情况，相反的过程称为润湿。

润湿和去润湿有什么关系？

相邻两相之间的粘合作用会导致界面增大，即润湿，而各相的内聚力则会将它们粘在一起，并使接触面积最小化（去润湿）。对于理想的表面，这些力之间的平衡是由杨氏方程来描述的，在这种平衡中形成了独特的接触角。 

润湿和去润湿的能量是否相等，只是方向相反？

由于表面特性（如粗糙度或化学不均匀性）以及基材上润湿相吸附层的形成，润湿和去润湿的过程并不对称。接触面积减小时或减小后形成的后退角是去润湿的特征。这可能与铺展过程中或铺展之后的前进角有很大的不同。后退角和前进角之间的差异被称为滞后角，更准确地说，是接触角滞后。

在实际中哪些地方会发生去润湿？

在材料未完全润湿（接触角大于 0°）的情况下，几乎没有任何润湿过程是完全不发生去润湿的，即液滴具有收缩的动作。这是因为润湿通常具有高度动态的性质，无论是雨滴还是涂覆过程都是如此。维基百科词条[2024 年 6 月 12 日]对润湿的定义如下： 去润湿描述了流体从已经被润湿的表面上回缩的过程。在动态润湿后，接触面的铺展之后即发生了回缩。

因此，去润湿是一种常见的现象，例如，当雨滴从玻璃板或树叶上流下时，或者当气泡在电化学过程中产生时，也会发生去润湿。值得一提的是，润湿后液体的蒸发也会导致去润湿。

能否分别测量去润湿性和湿润性？

收缩液滴法采用特别设定的高动态液滴滴定单元，确保液体在几分之一秒内铺展开来，然后收缩成一个稳定的水滴。这一过程具有很高的可重复性，可获得可靠的去润湿测量值，即当前后退接触角 (RRCA)。
为了单独测量润湿性，滴定单元的动态范围应尽可能小，以防止接触区域的初始铺展。例如，液体针头的技术就适用于这一测量方法，通过该技术可测量当前前进接触角 (RACA)。传统的注射器滴定单元系统也可以测量前进角和后退角，不过测量时间要长得多，测量结果也更依赖于用户的经验。
还可以使用表面张力仪的 Wilhelmy 法，根据力学法测量前进角和后退角以及滞后现象。

对于哪些问题来说，去润湿性的表征是有意义的？

润湿性分析在研发和质量保证方面都有很好的作用。相关的接触角结果很容易获得，在许多标准中都有规定，并通过杨氏方程与表面自由能相关联。
不过，最近人们也开始关注后退角的测量，将其作为一种补充性的经验方法。研究表明，使用收缩液滴法测量的当前后退角通常与材料预处理参数或表面质量控制测试结果有很好的相关性。例如，用于表面活化的等离子处理、用于涂层附着力的划痕测试或水蒸气透过率（MVTR）测量，后者是防潮或透气性的关键数据。