
【化】 drain(age)
疏水(hydrophobic)是描述物質表面排斥水分子的物理化學特性,其核心機制源于分子間作用力的差異。根據《牛津高階英漢雙解詞典》第9版定義,該詞在英語中作形容詞使用,指"不易被水滲透或吸收的",例如"荷葉表面的疏水效應使水滴形成滾珠狀" 。
在化學領域,疏水性源自非極性分子與水分子之間的弱範德華力。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)術語庫指出,疏水物質的水接觸角通常大于90度,這種現象可通過楊氏方程$$ costheta = (gamma{SV} - gamma{SL}) / gamma_{LV} $$量化表征,其中θ為接觸角,γ代表不同相界面的表面張力 。
生物學中疏水作用具有關鍵意義,《生物化學原理》教材記載,細胞膜磷脂雙分子層的疏水尾部通過形成屏障維持細胞内外物質交換調控,這種特性也解釋了兩親性分子在溶液中的自組裝行為 。工程應用方面,疏水材料在防霧玻璃塗層、防水紡織品等領域廣泛應用,中國國家标準化管理委員會發布的GB/T 38155-2019《超疏水表面防結冰性能測試方法》建立了相關技術标準 。
疏水是指物質或表面對水具有排斥性的特性,其含義可從以下三個層面理解:
疏水分子通常為非極性物質(如烷烴、油脂),與水分子極性差異導緻相互作用弱。由于水分子間氫鍵作用強于與非極性分子的範德華力,疏水物質會聚集以減少與水接觸,形成膠束或油滴。
疏水材料表面接觸角(CA)大于90°,超疏水表面可達150°以上。這種特性通過特殊紋理或低表面能化學結構實現,使水滴保持球狀并易滾動,應用于:
在蒸汽系統中,疏水特指管道/設備内因蒸汽冷凝形成的高接觸角凝結水,需及時排出以防止設備腐蝕和能量損失。
$$接觸角公式:cosθ = frac{γ{SG}-γ{SL}}{γ_{LG}}$$ (θ為接觸角,γ為固-氣/固-液/液-氣界面張力)
需注意:超疏水材料通過微納結構設計實現極端疏水性,如鲨魚皮仿生材料。
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