对于如何测量液滴的前进接触角以及后退接触角，目前比较被研究者认可的方法有加减 液滴法。此外，还可以通过缓慢增大固体材料的表面倾斜度来测定[28]，如图 1。3 所示。

图 1。3 滚动角（α）与接触角滞后（θa-θr）示意图

1。1。6 动态润湿性——滚动角

滚动角是一个用来表征液滴在固体表面发生滚动的难易程度的参数。图 1。3 是滚动角与 接触角滞后的关系示意图。从图中可以看出，随着固体表面的倾斜度逐渐增加，当表面与水 平面的夹角达到一定数值时，液滴将从固体表面滑落。此时固体表面与水平面间的夹角就称 为滚动角[1,29]。滚动角的大小同样可以用来衡量固体材料的表面动态润湿性好坏。如果固体材 料的滚动角α越小，就说明液滴越容易从表面上滑落[30,31]。滚动角α与接触角滞后（θa-θr）之

间存在如下关系式[32]：mgsinα=wγlg (cosθr-cosθr) （5）

其中，mg、w、γlg 分别表示表面液滴所受的重力，润湿面积的直径，液-气界面的自由能 大小。从公式（5）中可以看出，接触角滞后与滚动角之间存在正相关的关系；且前进角和后 腿脚的值并不会对滚动角的值产生影响，滚动角的大小仅仅取决于两者之差。由此可见，滚 动角在表征固体表面润湿性方面，更加直观明确。

1。2 超疏水表面及影响因素论文网

1。2。1 自然界中的超疏水现象——仿生技术

事实上，自然界中有很多现象是由于表面超疏水性引起的。众所周知，荷叶具有“出淤泥 而不染”的本领，这正是因为荷叶上的水滴接触角可以达到 161。0°，而相应的滚动角仅有 2°， 因此人们总能看到水珠可以在荷叶表面自如滚动[33]。而这种现象也成为了科学家研究表面超 疏水性的突破口。

图 1。4 荷叶表面的微纳结构：（a，b）Barthlott 和 Neinhuis 的 SEM 观察结果[34,35]；（c，d）江雷课题组的

ESEM 观察结果[36]

随着表面科学技术和材料分析技术的发展，德国生物学家 Barthlott 和 Neinhuis[34,35]深入 研究发现，自然界中的荷叶，其表面存在一种极为复杂的微米级的结构，正是这种特殊结构 的存在（图 1。4（a），（b））和其表面上的蜡质是其具有疏水性的重要原因。其后，江雷[36]采

第 6  页 本科毕业设计说明书

用显微镜仔细观察了荷叶表面的微观结构，发现在乳突上还存在以下纳米结构（图 1。4（c），

（d）），并成功证实了这种微纳复合结构是导致荷叶表面具有超疏水性的主要原因。除了荷叶， 具有类似疏水性的生物还有很多，如勿忘我、满天星、美人蕉、蝉翼、蚊子的复眼、沙漠里 的甲壳虫等。研究者们通过研究它们的结构、组成及性能之间的关系，采用仿生技术构建了 一系列超疏水表面，并试图应用于生产实践中。

1。2。2 超疏水表面的定义

判断一种表面是否为超疏水表面可以以液滴在固体材料表面的静态以及动态润湿性作为 依据。起初，研究者将平衡接触角作为判断固体材料表面润湿性的唯一判据。只要平衡接触 角θC 超过了 150°，就将这种表面归为超疏水表面。但随着研究的深入，研究者们发现，尽管 有些固体表面的接触角θC 达到 150°，水滴却粘附在表面并不滚落，甚至表面翻转后液滴仍倒 悬在表面上[37]。因此，仅仅将平衡接触角作为判断固体材料表面润湿性的唯一判据是不妥当 的，必须在此基础上进一步考虑液滴在固体表面的动态润湿性才能更为准确地判断表面是否 具有超疏水性质。目前被研究者普遍认可的一个标准是液滴的平衡接触角θC 满足大于 150°的 同时，其接触角滞后满足小于 10°或者滚动角满足小于 5°[38,39,40]的要求的表面才属于超疏水表 面。 超疏水镍表面的电沉积制备及抗冷凝性能(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_87112.html