界面科学：材料的润湿与反润湿的应用研究

表面润湿性是固体表面的重要特征之一，它是由材料表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。润湿是自然界中最常见的现象之一，如水滴在玻璃上的铺展、雨滴对泥土的浸润等，而一些具有特殊润湿性能的现象引起了科研工作者的关注，比如出淤泥而不染的荷叶、能在水面上自由行走的水黾(měng)、具有各向异性超疏水性质的水稻叶、具有自清洁性质的蝴蝶翅膀、具有防雾功能的蚊子复眼、能在干旱环境生长的仙人掌和沙漠甲壳虫、高黏附的壁虎脚以及具有水下自清洁性的鲨鱼皮和鱼鳞等。

▲ 自然界中的润湿现象

上述看似平淡无奇的自然现象后面，都呈现了一定的科学规律，它们之间存在一种共性，就是表面润湿性能的变化。科研工作者通过研究发现，生物材料和生物表面特性是由表面结构、形貌、物理与化学等属性共同作用的结果，许多材料表面往往还表现出多功能特性。这些神奇的表面结构和功能不仅能够使具有该类表面的生物更好地存在于自然中，也为科研工作者探索自然界的奥秘提供了启示。

▲ 菜籽油蘸洗自清洁效果图

对自然界中这些动植物表面润湿性进行研究，揭示表面润湿性与其结构和成分之间的关系，可以引导人们模拟和制造具有类似性能的仿生材料，这些新型材料可广泛应用于生活、农业、工业、医疗、建筑、航空航天、海洋防污等领域，且发挥着日益重要的作用。

界面科学主要研究不同材料相互接触的界面发生的反应，如化学反应、物理化学变化等，是现代工业发展过程中应用极为广泛的一门学科，特别是对工业催化、胶体化学、超分子化学、化工新材料、腐蚀与防护等各个交叉学科发展起到重要的作用。

在界面科学发展的过程中，很大一部分研究都是围绕液体材料在界面上的铺展性展开的，教育工作者和科学工作者主要也是围绕这种特性展开基础理论研究和应用研究。

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（曾晖，刘海峰主编. 北京：科学出版社，2023.11）围绕作者多年来在胶体与界面的教学科研工作内容，对材料的润湿与反润湿的应用研究进行了重点介绍。

从界面科学出发，首次较为系统地阐述了界面科学作用现象，各种润湿表面构造的基本性质、润湿和疏水材料的制备，包括表面的构造方法、作用原理、性能应用，列举了多种润湿材料在国民经济领域的应用实例。针对性强，题材新颖。

本书列举了界面科学技术——润湿和超润湿材料在工农业生产、日用化学工业、纺织轻工、环保材料、食品、电子行业以及基础学科研究等国民经济各个部门的应用实例，可对从事相关工作的研究人员和读者有所启示。一旦我们掌握了界面科学技术相关的知识，并运用于实际工作中，就能够进行科技创新，从事各种产品的升级换代，创造更多新的、性能更优异的超润湿材料产品。从广义上来说，这就推动了我国国民经济的高质量发展，更好地满足了我国人民日益对美好生活的向往和愿望。

当前，我国人民在党的正确坚强领导下，在为促进我国相应科学技术发展，实现中华民族伟大复兴的中国梦的目标而奋斗，去实现“碳达峰”“碳中和”，完成绿色、生态环保的光荣艰巨任务。其中重要的途径和措施之一是科技创新。这就为界面科学技术研究提供了广阔的天地。例如研究高效率的油水分离材料，或者使材料更新换代，提供节水、节能、节电又绿色低碳环保的产品。从当前来讲本书对读者具有现实意义，有举一反三的作用，具有实用性。

2022年夏于广州

本文摘编自《界面科学：超润湿/疏水材料》（曾晖，刘海峰主编. 北京：科学出版社，2023.11）一书“第1 章 绪论”“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-076896-4

责任编辑：杨 震 杨新改

本书是作者多年教学和科研经验的总结，主要围绕界面材料的超疏水和超疏油基本原理及应用，介绍了超润湿界面的制备、作用机制和工业应用。本书分绪论(第1 章)、理论基础(第2 章)、合成方法(第3～8 章)、应用(第9～16 章)以及展望(第17 章)五个部分进行介绍，并结合作者多年指导研究生开展项目积累的经验，重点介绍了海洋防污、抗污传感器、抗覆冰涂层、超疏水棉织物、超疏水不锈钢材料、反常润湿材料的制备技术。

本书立足于培养材料学方面尤其是涉及界面科学研究方面的专业性人才，可作为工科和师范类院校的材料专业、化学工程专业、应用化学专业的高年级本科生和研究生的教学用书，也可作为研究院所或企业科技人员的参考书、高年级中学生的课外读物。

（本文编辑：刘四旦）

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