一、涉及的概念

1、 接触角（contact angle）

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。

2、 界面张力

界面张力是作用在单位长度液体界面上的收缩力。

3、 表面能

表面粒子相对于内部粒子所多出的能量，是创造物质表面时对分子间化学键破坏的度量。

二、接触角衡量的模型

1、       杨氏方程（Young equation）

它是描述固气、固液、液气界面自由能γsg，γSL，γLg与接触角θ之间的关系式，亦称润湿方程，该方程仅仅适用于均匀表面和固液间无特殊作用的平衡状态，当然是一种理想状态的模型。

Ysg=Ysl+YlgCOSθ

式中：

Ysg：固气界面张力

Ysl：固液界面张力

Ylg：液气界面张力

θ：接触角

当液滴落在织物表面上时，只会出现三种情况：

1)当接触角等于0 º时，如上图（a）的形状，液体完全铺展在固体表面，液体完全湿润浸入织物中。

2) 当接触角小于 90º 时，液滴开始呈上图 (b)的形状，但在极短的时问后，液滴就会向四周扩散并渗入织物中。

3) 当接触角大于 90º 时，液滴呈上图 (c)的形状。接触角越大，保持的时间越长。织物倾斜时，液滴会滚落。

2、 Wenzel模型

Wenzel确定了当液体直接接触微结构化的表面时，θ角会转变为θw *.

R=cosθw */cosθ（R≥1、θ≠90°）

 其中，

R为粗糙因子。

θ是液体理想光滑表面上的接触角。

θw是液体在粗糙表面上的表观接触角。

从公式可以看出，

1）       当θ＜90°时，因为R≥1，cosθ＞0，则cosθW≥cosθ，所以θw＜θ。

2）       当θ＞90°时，因为R≥1，则cosθw≥cosθ，又cosθ＜0，有 |cosθw |≤|cosθ|，则θw＞θ。

由此可见，Wenzel的方程显示了微结构化一个表面将会放大表面张力。疏水性表面（具有大于90°的接触角）在微结构化之后会变得更加疏水，其新的接触角将比原来增大。然而，一个亲水性表面（具有小于90°的接触角）在微结构化之后却会变得更加亲水，其新的接触角将比原来减小。

3.Baxter and Cassie模型

Cassie和Baxter发现如果液体悬浮在微结构表面，θ角将会变为θB *

cosθB * = φ（cos θ + 1）– 1

其中，φ为固体与液体接触面积的比例。在Cassie-Baxter状态下的液体比Wenzel状态下更具有运动性。

通过用以上两个方程计算出的新接触角，我们可以预测Wenzel状态或Cassie-Baxter状态是否应该存在。由于有自由能最小化的限制，预测出具有更小的新接触角的状态就会更可能存在。从数学上来说，要使Cassie-Baxter状态存在，以下的不等式必须成立。

cos θ < （φ-1）/（r - φ)）提出的一个判断Cassie-Baxter状态是否存在的替代标准是：1）接触线力克服液滴未被支撑部分的重力；2）微结构足够高从而阻止液滴接触微结构的基底（即凹面）。

二，声学网拒水拒油处理思路

拒水、拒油的条件是固体界面张力必须小于液体的表面张力。（请注意：单位面积的表面能的数值和表面张力相同）如，水的表面能比较高，为72.8mj/m2.因此拒水材料的表面能必须比它低。而油类的表面能一般在20~40 mj/m2.要想既要拒水防油都要达到好的效果，就必须拒水材料的选用上对表面能的要求只能小于20 ml/m2才可以。

E. G. Shafrin 等人提出“可润湿性组成定律”，强调表面组织对润湿行为的影响。认为有机物表面的可润湿性由固体表面的原子或暴露的原子团的性质和堆集状态所决定，与内部原子或分子的性质和排列无关。

可以选择的材料如下图

国内外生产和使用的主要拒水、拒油整理剂有以下几种：

1）铝皂和鋯皂；

2）蜡和蜡状物；

3）吡啶类衍生物（毒性）；

4）羟甲基三聚氰胺衍生物；

5）有机硅型；

6）含氟化合物。

拒水剂一般选用烷基（－C n H 2n+1 , n＞16）为拒水基团，拒油剂必须选用全氟烷基（ －C n F 2n+1 , n＞7）为拒油基团。对比上图：无疑碳氟化合物拥有更低的表面能可以优先选择。