浸润

浸润是液体与固体表面保持接触的能力，当两者结合在一起时，由分子间相互作用产生。 这发生在存在气相或与第 一个不混溶的另一个液相的情况下。 润湿程度（润湿性）由粘附力和内聚力之间的力平衡决定。

浸润对于两种材料的粘合或粘附很重要。 润湿和控制润湿的表面力也负责其他相关效应，包括毛细管效应。

润湿有两种类型：非反应性润湿和反应性润湿。

浸润处理物质的三相：气、液、固。 由于在过去二十年中出现了许多纳米材料（例如石墨烯、碳纳米管、氮化硼纳米网），它现在成为纳米技术和纳米科学研究的关注中心。

液体和固体之间的粘附力导致液滴在整个表面扩散。 液体内的内聚力导致液滴成球状并避免与表面接触。

如图所示，接触角 (θ) 是液-气界面与固-液界面相交的角度。 接触角由粘附力和内聚力之间的平衡决定。 随着液滴在平坦的固体表面上扩散的趋势增加，接触角减小。 因此，接触角提供了润湿性的反量度。

接触角小于 90°（低接触角）通常表示表面的润湿非常有利，流体会散布在大面积的表面上。 接触角大于 90°（高接触角）通常意味着表面的润湿是不利的，因此流体会尽量减少与表面的接触并形成致密的液滴。

对于水，可润湿表面也可称为亲水性，不可润湿表面也可称为疏水性。 超疏水表面的接触角大于 150°，表明液滴与表面之间几乎没有接触。 这有时被称为莲花效应。 该表描述了不同的接触角及其相应的固/液和液/液相互作用。 对于非水性液体，术语亲液用于低接触角条件，而疏液用于较高接触角。 同样，术语 omniphobic 和 omniphilic 适用于极性和非极性液体。

液体可以与两种主要类型的固体表面相互作用。 传统上，固体表面被分为高能固体和低能固体。 固体的相对能量与固体本身的体积性质有关。 金属、玻璃和陶瓷等固体被称为“硬固体”，因为将它们结合在一起的化学键（例如共价键、离子键或金属键）非常牢固。 因此，打破这些固体需要大量的能量（或者，需要大量的能量来切割体积并形成两个单独的表面），因此它们被称为高能。 大多数分子液体在高能表面实现完全润湿。

另一种类型的固体是弱分子晶体（例如，碳氟化合物、碳氢化合物等），其中分子主要通过物理力（例如，范德华力和氢键）结合在一起。 由于这些固体是由弱力结合在一起的，因此破坏它们所需的能量非常低，因此它们被称为低能量。 根据所选液体的类型，低能表面可以允许完全或部分润湿。

据报道，动态表面在施加适当的刺激后会发生表面能的变化。 例如，当在不同表面能的双稳态构象之间切换时，显示光子驱动分子马达的表面会发生水接触角的变化。

低能表面主要通过色散（范德华力）力与液体相互作用。 威廉·齐斯曼 (William Zisman) 得出了几个重要发现：

Zisman 观察到 cos θ 随着液体表面张力 (γLV) 的降低而线性增加。 因此，他能够在各种有机液体的 cos θ 和表面张力 (γLV) 之间建立线性函数。

当 γLV 和 θ 较低时，表面更易润湿。 当 cos θ = 1 时，Zisman 将这些线的截距称为该表面的临界表面张力 (γc)。 这个临界表面张力是一个重要的参数，因为它只是固体的一个特征。

知道固体的临界表面张力，就可以预测表面的润湿性。 表面的润湿性由固体最外层的化学基团决定。结构相似的表面之间的润湿性差异是由于原子堆积的差异。