低表面能固體英文解釋翻譯、低表面能固體的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 low-energy solid

分詞翻譯：

低的英語翻譯：

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

表面能的英語翻譯：

【化】 surface energy

固體的英語翻譯：

solid; solid body
【醫】 solid; stereo-

專業解析

在材料科學中，“低表面能固體”（Low Surface Energy Solids）指的是一類具有特定表面物理化學性質的固體材料。其核心特征在于其表面分子或原子與外界（如液體、氣體或其他固體）相互作用的傾向性較低，這直接導緻了其獨特的潤濕性和粘附性行為。

以下是其詳細解釋：

定義與核心特性 (Definition & Core Property)
- 表面能 (Surface Energy)：指創造單位新表面面積所需的能量，通常以毫焦耳每平方米 (mJ/m²) 表示。它反映了固體表面分子或原子處于不平衡狀态所儲存的能量。表面分子因缺少相鄰分子的作用力（相較于體相分子），具有更高的能量狀态。
- “低表面能”的含義：低表面能固體是指其表面能數值顯著低于常見液體（尤其是水）的表面張力的固體。水的表面張力約為 72 mJ/m² (20°C)。典型的低表面能固體，如聚四氟乙烯 (PTFE)，其表面能可低至 18-25 mJ/m²。這意味着其表面分子相互作用力弱，不易被其他物質潤濕或粘附。
關鍵表現：疏水性/疏液性與抗粘附性 (Key Manifestations: Hydrophobicity/Oleophobicity & Anti-adhesion)
- 高接觸角與不良潤濕性 (High Contact Angle & Poor Wettability)：當液體（如水）滴落在低表面能固體表面時，會形成較大的接觸角（通常 > 90°，甚至 > 150° 達到超疏水狀态）。接觸角大表明液體難以在固體表面鋪展開，即潤濕性差。這是低表面能最直觀的表現。
- 抗粘附性 (Anti-adhesion)：由于表面能低，其他物質（如膠水、塗料、污漬、生物膜、冰等）難以通過分子間作用力（如範德華力）或化學鍵牢固地附着在其表面。這使得低表面能固體具有“不粘”特性。
常見材料示例 (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)、全氟烷氧基烷烴 (PFA) 等。氟原子的高電負性和 C-F 鍵的低極化率是其低表面能的關鍵。
- 含矽聚合物 (Silicones)：如聚二甲基矽氧烷 (PDMS)。矽氧烷主鍊的柔性和甲基基團的低極性貢獻了其較低的表面能。
- 聚烯烴 (Polyolefins)：如聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)。雖然其表面能（~30 mJ/m²）比氟/矽聚合物高，但仍顯著低于水，故也常被視為低表面能材料，表現出一定的疏水性。
測量方法 (Measurement Methods)
- 低表面能固體的表面能通常通過接觸角測量法 (Contact Angle Measurement) 間接測定。通過測量已知表面張力的多種液體（如二碘甲烷、乙二醇、水）在固體表面的接觸角，利用數學模型（如 Owens-Wendt, Fowkes, Van Oss-Chaudhury-Good 方程）計算得出固體的表面能及其極性/色散分量。
主要應用領域 (Primary Application Areas) 基于其獨特的表面性質，低表面能固體被廣泛應用于：
- 防污塗層：船舶防生物污損塗層、建築自清潔塗層（利用超疏水效應）。
- 不粘塗層：炊具（如不粘鍋）、模具脫模劑、食品加工設備。
- 疏水/疏油處理：紡織品、紙張、皮革的防水防油處理。
- 生物醫學：抗生物粘附的醫療器械表面。
- 防冰塗層：減少冰在飛機機翼、風力發電機葉片上的積聚。
- 微流體與印刷：控制液滴流動和圖案化。

參考資料 (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. [術語定義基礎] (https://goldbook.iupac.org/)
Contact Angle, Wettability and Adhesion, Vol. 6. (Ed.: K.L. Mittal). CRC Press. [接觸角測量與表面能計算權威專著]
Wang, S., & Jiang, L. (2007). Definition of Superhydrophobicity. Advanced Materials, 19(21), 3423–3424. [闡述超疏水與低表面能關系] (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. [讨論表面粗糙度與低表面能對潤濕性的協同作用] (https://doi.org/10.1021/la0344682)
Materials Science & Engineering Textbooks (e.g., Callister & Rethwisch). [材料表面科學基礎概念]

網絡擴展解釋

低表面能固體是指表面能低于100 mJ/m²的固體材料。這類材料具有以下特性：

表面特性
其表面原子或分子的鍵能未完全補償，導緻表面自由能較低，難以被液體潤濕。通常表現為疏水性，例如聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯等聚合物材料。
潤濕行為
根據齊斯曼研究，低表面能固體對液體的潤濕性較差，臨界表面張力（液體在其表面鋪展的阈值）較低。例如，水在其表面易形成液滴而非鋪展。
實際應用
低表面能特性使其在防污塗層、自清潔材料等領域有重要應用。例如，灰塵等污染物不易附着，因附着會增加系統表面能，而低表面能材料傾向于保持穩定狀态。
與高表面能固體的對比
高表面能固體（如金屬、玻璃）表面能＞100 mJ/m²，易被液體潤濕，常用于需要強粘附的場合。

公式補充
表面能（γ）與潤濕角（θ）的關系可通過楊氏方程描述：
$$ cosθ = frac{γ{SV} - γ{SL}}{γ{LV}} $$
其中，γ{SV}、γ{SL}、γ{LV}分别為固-氣、固-液、液-氣的界面張力。低表面能固體通常導緻θ＞90°，表現為疏水。