接觸角和疏水性

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接觸角和疏水性之间的区别

接觸角 vs. 疏水性

接觸角（英語：Contact angle）是意指在液體/氣體界面接觸固體表面而形成的夾角。接觸角是由三個不同界面相互作用的一個系統。最常見的概念解說是，一個小液滴在一單位橫向的固體表面，由楊格—拉普拉斯方程所定義的水滴的形狀，接觸角扮演了約束條件。接觸角測量可由接觸角量角器所測得。接觸角並不限於液體/氣體界面；它同樣適用於兩種液體界面或兩種蒸氣界面。. 在化學裡，疏水性指的是一個分子与水互相排斥的物理性質。这种分子称为疏水物。 疏水性分子偏向於非極性，並因此較會溶解在中性和非極性溶液（如有机溶剂）。疏水性分子在水裡通常會聚成一團，而水在疏水性溶液的表面時則會形成一個很大的接觸角而成水滴状。 舉例來說，疏水性分子包含有烷烴、油、脂肪和多數含有油脂的物質。 疏水性通常也可以稱為親脂性，但這兩個詞並不全然是同義的。即使大多數的疏水物通常也是親脂性的，但還是有例外，如矽橡膠和碳氟化合物（Fluorocarbon）。.

表面张力

在物理上，表面張力（），狹義的定義是指液體試圖獲得最小表面位能的傾向；广义地說，所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。表面张力的因次是M \cdot T^，常見單位是\frac或\frac，亦即，单位长度的力或单位面积的能。表面張力最常見的例子發生在液體與其他物質的接觸面。以水為例，水的表面張力來自於由凡得瓦力所造成的內聚力。當固體，如水黽，跑到水上時，表面張力會盡可能將水面維持平整的狀態，以達到最小表面位能。如果水黽的重量維持在限度以內，那麼水面將只會有少許凹陷，這就是水黽能夠在水面上活動的原理。 表面張力會隨液體的不同而不同。常見的科普實驗是在一盆水中滴入一些密度低於水的界面活性劑，再把一艘小船放在界面活性劑與水面的交界處。因為界面活性劑的表面張力小於水的表面張力，所以水的表面張力或會把小船推向界面活性劑的方向。 在材料科学里，表面张力也称为表面应力和表面自由能。 熱力學對表面張力係數的廣義定義為：表面張力係數σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布士自由能G對面積A的偏導數： 吉布士自由能的單位是能量單位，因此表面張力係數的單位是能量/面積。.

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蓮花效應

蓮花效應（lotus effect），也称作荷叶效应，是指蓮葉表面具有超疏水性以及自潔（self-cleaning）的特性。在東方文化裡，蓮花是純淨的象徵。雖然，蓮花喜歡生長在泥濘的溼地，但其葉子和花仍保持乾淨，這就是自潔的效果。植物學家研究蓮葉表面發現它們有一個自然潔淨的機制。 蓮葉的微觀結構和表面化學意味著不會被水浸润；水滴在葉片表面就如水銀一般，並且可以帶走污泥、小昆蟲及污染物。而且，水滴在芋頭葉子亦有相似的行為。 一些奈米科技學家正在開發一些方法，使塗料、屋瓦、紡織品和其它表面可保持乾燥和乾淨，就如蓮葉表面的方式相似。通常使用氟化物或矽處理表面而達到此效果；利用葡萄糖和蔗糖化合成聚乙二醇亦可達到此效果。有自潔效應的新塗料，目前已被發展，甚至有自潔功能的玻璃板也已經進入市場，使用於溫室的屋頂等。 讓鋁表面有疏水性質的方法是將鋁浸在氫氧化鈉幾個小時之後，再利用旋转涂覆的方法，塗上一層厚度為 2 nm 的全氟壬烷（perfluorononane）。這樣將使接觸角從67°變成168°，此現象可用Cassie's law解釋。電子顯微鏡可顯示鋁的表面像蓮葉表面一樣有多孔微小的結構。.

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