材料表面疏水和疏油有相關性嗎?

時間 2021-05-31 02:21:03

1樓:七海千秋

有相關性。

材料表面疏水和疏油的原理,本質上是一樣的,主要有兩種思路:

1、降低固體材料的表面能;

2、在材料表面能很低的情況下,增加材料表面的粗糙度。

物體表面層的能量高於內部,表面和內部的能量差值就是表面能。之所以表面層的能量更高,是因為對於表面層的粒子而言,外側方向上沒有同類粒子對自己施加吸引力。表面能的大小,大致是固體》水》油。

液體在固體表面鋪展開的時候,覆蓋了一部分固體表面,使得這一部分固體表面的能量減小。同時,液體本身的表面積增大,使得液體的表面能增大。前者的能量減少能否補償後者的能量增大,決定了液體能否在固體表面鋪展開。

如果降低固體材料的表面能(例如用含氟塗層塗覆固體表面),可以使得固體表面的能量減小不足以補償液體表面的能量增大,從而實現疏液;在固體材料表面能很低的情況下,增加固體表面的粗糙度,可以在固液接觸面投影面積不變的情況下,增大實際的接觸面積,從而增大了液體完全浸潤固體表面所需的能量,使得固體表面能的減小更加無法補償液體表面能的增大,進而強化了固體材料的疏液能力。

綜上,疏水和疏油的本質是一樣的。區別在於,油的表面能往往低於水;因此,疏油的要求比疏水更苛刻,要求固體材料的表面能更加低。也就是說,能疏水的固體表面不一定能疏油,能疏油的固體表面一般都疏水。

2樓:Wen Cheng

沒有必然關係。

疏水還是疏油,終究還是個能量問題,是「固體-氣體-液體」或者「固體-液體-液體」(如水下疏油)三相之間所能達成的乙個能量最低最穩定的狀態。然後要認真考慮這其中的能量狀態又要涉及很複雜的力學計算。。。但有幾種情況可以明確給出答案,如下:

當我們談論液體在固體表面的浸潤問題時,必然要涉及到三個相,其中材料本身是固體相,另乙個相是被研究的液體,液體相,最後乙個相,可能是空氣(不同氣壓,甚至真空都是可能需要考慮的),也可能是另外一種不與前乙個液體互溶的液體,最常見的是水。

在空氣中的疏水固體表面涉及到兩個基本因素:第一是固體的表面能,或者是表面修飾了什麼樣的化學基團,這些基團是疏水的,那麼就能疏水,但也有可能是疏水又親油的,那基本就會親油,基本上修飾上很長的碳氫鏈就會疏水親油,碳氟鏈則疏水又疏油;第二是固體表面的粗糙度或者微結構,分為無序的粗糙表面和有序的人工微結構。現在大部分研究工作都是在想辦法在乙個粗糙的表面修飾成低表面能的,說起來相當一部分都是水文啊,簡單粗暴的重複啊。。。

但也有一種路線是只去製造乙個有序的微結構而不進行任何化學修飾,表面能只決定於所用材料。這種材料一般能疏油就會疏水,能疏水的不一定能疏油,取決於微結構本身的引數和液體的表面張力,當然油的表面張力比水小。

還有一種情況是可以疏幾乎一切液體的(既疏水又疏油),14年年底Science的一篇文章做出一種下圖一樣的結構,這種結構能夠支撐本徵接觸角為零的液體,所以幾乎一切液體都可以啦,例外只有能和二氧化矽反應的東西啦,例如氫氟酸(因為它上面的帽子是二氧化矽的。。)

還有一些人研究水下疏油(不疏水,但是疏油),這種材料當然就是親水的,而且是非常親水,當表面親的都是水以後,自然就疏油啦,但這種材料拿到空氣來很可能就既不疏水也不疏油。

綜上,同乙個表面疏水和疏油的各種情況都涉及了,所以乙個表面疏水和疏油沒有必然關係。

3樓:段昊

水分子是極性分子,油是非極性分子。

相似的分子間的作用力和分子自身之間的作用力相當,這就是相似相容的道理。

疏水或者疏油則是反過來的。

實際上就是極性分子和非極性分子相互疏遠,而他們自身之間則相互親近。

@圓SAN圓提到的物理疏水結構主要依靠的是液滴的表面張力。就是把材料表面做的像牙刷上的毛一樣(當然是微觀結構),然後液滴想要浸入就需要克服相當大的表面張力。

當然如果液滴和材料能完全浸潤的話,把材料表面做成任何形狀都是浮雲。

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