低表面能固体英文解释翻译、低表面能固体的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 low-energy solid

分词翻译：

低的英语翻译：

hang down; low; lowness
【医】 hyp-; hypo-

表面能的英语翻译：

【化】 surface energy

固体的英语翻译：

solid; solid body
【医】 solid; stereo-

专业解析

在材料科学中，“低表面能固体”（Low Surface Energy Solids）指的是一类具有特定表面物理化学性质的固体材料。其核心特征在于其表面分子或原子与外界（如液体、气体或其他固体）相互作用的倾向性较低，这直接导致了其独特的润湿性和粘附性行为。

以下是其详细解释：

定义与核心特性 (Definition & Core Property)
- 表面能 (Surface Energy)：指创造单位新表面面积所需的能量，通常以毫焦耳每平方米 (mJ/m²) 表示。它反映了固体表面分子或原子处于不平衡状态所储存的能量。表面分子因缺少相邻分子的作用力（相较于体相分子），具有更高的能量状态。
- “低表面能”的含义：低表面能固体是指其表面能数值显著低于常见液体（尤其是水）的表面张力的固体。水的表面张力约为 72 mJ/m² (20°C)。典型的低表面能固体，如聚四氟乙烯 (PTFE)，其表面能可低至 18-25 mJ/m²。这意味着其表面分子相互作用力弱，不易被其他物质润湿或粘附。
关键表现：疏水性/疏液性与抗粘附性 (Key Manifestations: Hydrophobicity/Oleophobicity & Anti-adhesion)
- 高接触角与不良润湿性 (High Contact Angle & Poor Wettability)：当液体（如水）滴落在低表面能固体表面时，会形成较大的接触角（通常 > 90°，甚至 > 150° 达到超疏水状态）。接触角大表明液体难以在固体表面铺展开，即润湿性差。这是低表面能最直观的表现。
- 抗粘附性 (Anti-adhesion)：由于表面能低，其他物质（如胶水、涂料、污渍、生物膜、冰等）难以通过分子间作用力（如范德华力）或化学键牢固地附着在其表面。这使得低表面能固体具有“不粘”特性。
常见材料示例 (Common Material Examples)
- 含氟聚合物 (Fluoropolymers)：最具代表性的是聚四氟乙烯 (PTFE, Teflon™)。其他包括氟化乙烯丙烯共聚物 (FEP)、全氟烷氧基烷烃 (PFA) 等。氟原子的高电负性和 C-F 键的低极化率是其低表面能的关键。
- 含硅聚合物 (Silicones)：如聚二甲基硅氧烷 (PDMS)。硅氧烷主链的柔性和甲基基团的低极性贡献了其较低的表面能。
- 聚烯烃 (Polyolefins)：如聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)。虽然其表面能（~30 mJ/m²）比氟/硅聚合物高，但仍显著低于水，故也常被视为低表面能材料，表现出一定的疏水性。
测量方法 (Measurement Methods)
- 低表面能固体的表面能通常通过接触角测量法 (Contact Angle Measurement) 间接测定。通过测量已知表面张力的多种液体（如二碘甲烷、乙二醇、水）在固体表面的接触角，利用数学模型（如 Owens-Wendt, Fowkes, Van Oss-Chaudhury-Good 方程）计算得出固体的表面能及其极性/色散分量。
主要应用领域 (Primary Application Areas) 基于其独特的表面性质，低表面能固体被广泛应用于：
- 防污涂层：船舶防生物污损涂层、建筑自清洁涂层（利用超疏水效应）。
- 不粘涂层：炊具（如不粘锅）、模具脱模剂、食品加工设备。
- 疏水/疏油处理：纺织品、纸张、皮革的防水防油处理。
- 生物医学：抗生物粘附的医疗器械表面。
- 防冰涂层：减少冰在飞机机翼、风力发电机叶片上的积聚。
- 微流体与印刷：控制液滴流动和图案化。

参考资料 (References):

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online version (2019-) created by S. J. Chalk. [术语定义基础] (https://goldbook.iupac.org/)
Contact Angle, Wettability and Adhesion, Vol. 6. (Ed.: K.L. Mittal). CRC Press. [接触角测量与表面能计算权威专著]
Wang, S., & Jiang, L. (2007). Definition of Superhydrophobicity. Advanced Materials, 19(21), 3423–3424. [阐述超疏水与低表面能关系] (https://doi.org/10.1002/adma.200700934)
Marmur, A. (2003). Wetting on Hydrophobic Rough Surfaces: To Be Heterogeneous or Not To Be? Langmuir, 19(20), 8343–8348. [讨论表面粗糙度与低表面能对润湿性的协同作用] (https://doi.org/10.1021/la0344682)
Materials Science & Engineering Textbooks (e.g., Callister & Rethwisch). [材料表面科学基础概念]

网络扩展解释

低表面能固体是指表面能低于100 mJ/m²的固体材料。这类材料具有以下特性：

表面特性
其表面原子或分子的键能未完全补偿，导致表面自由能较低，难以被液体润湿。通常表现为疏水性，例如聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯等聚合物材料。
润湿行为
根据齐斯曼研究，低表面能固体对液体的润湿性较差，临界表面张力（液体在其表面铺展的阈值）较低。例如，水在其表面易形成液滴而非铺展。
实际应用
低表面能特性使其在防污涂层、自清洁材料等领域有重要应用。例如，灰尘等污染物不易附着，因附着会增加系统表面能，而低表面能材料倾向于保持稳定状态。
与高表面能固体的对比
高表面能固体（如金属、玻璃）表面能＞100 mJ/m²，易被液体润湿，常用于需要强粘附的场合。

公式补充
表面能（γ）与润湿角（θ）的关系可通过杨氏方程描述：
$$ cosθ = frac{γ{SV} - γ{SL}}{γ{LV}} $$
其中，γ{SV}、γ{SL}、γ{LV}分别为固-气、固-液、液-气的界面张力。低表面能固体通常导致θ＞90°，表现为疏水。