
【化】 drain(age)
疏水(hydrophobic)是描述物质表面排斥水分子的物理化学特性,其核心机制源于分子间作用力的差异。根据《牛津高阶英汉双解词典》第9版定义,该词在英语中作形容词使用,指"不易被水渗透或吸收的",例如"荷叶表面的疏水效应使水滴形成滚珠状" 。
在化学领域,疏水性源自非极性分子与水分子之间的弱范德华力。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)术语库指出,疏水物质的水接触角通常大于90度,这种现象可通过杨氏方程$$ costheta = (gamma{SV} - gamma{SL}) / gamma_{LV} $$量化表征,其中θ为接触角,γ代表不同相界面的表面张力 。
生物学中疏水作用具有关键意义,《生物化学原理》教材记载,细胞膜磷脂双分子层的疏水尾部通过形成屏障维持细胞内外物质交换调控,这种特性也解释了两亲性分子在溶液中的自组装行为 。工程应用方面,疏水材料在防雾玻璃涂层、防水纺织品等领域广泛应用,中国国家标准化管理委员会发布的GB/T 38155-2019《超疏水表面防结冰性能测试方法》建立了相关技术标准 。
疏水是指物质或表面对水具有排斥性的特性,其含义可从以下三个层面理解:
疏水分子通常为非极性物质(如烷烃、油脂),与水分子极性差异导致相互作用弱。由于水分子间氢键作用强于与非极性分子的范德华力,疏水物质会聚集以减少与水接触,形成胶束或油滴。
疏水材料表面接触角(CA)大于90°,超疏水表面可达150°以上。这种特性通过特殊纹理或低表面能化学结构实现,使水滴保持球状并易滚动,应用于:
在蒸汽系统中,疏水特指管道/设备内因蒸汽冷凝形成的高接触角凝结水,需及时排出以防止设备腐蚀和能量损失。
$$接触角公式:cosθ = frac{γ{SG}-γ{SL}}{γ_{LG}}$$ (θ为接触角,γ为固-气/固-液/液-气界面张力)
需注意:超疏水材料通过微纳结构设计实现极端疏水性,如鲨鱼皮仿生材料。
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