我們每天都會接觸表面張力。用非專業(yè)的術語來講，這種被稱為表面張力的化學現(xiàn)象，描述了兩個表面發(fā)生接觸時，液體的凝聚現(xiàn)象。這也是物體表面清理時會遇到的最重要的障礙之一。

在這種狀態(tài)下，液體分子彼此間的吸引力會比與其周圍的物體表面間的引力更大。解釋一下，就是當液體團聚成一個有著最小表面積的形態(tài)后，表面下的分子會對其上的分子施加作用力。

值得探索的表面張力

高表面張力的液體會形成三維的球狀或氣泡狀。低表面張力的物料在其他表面上鋪展并流動，也會呈現(xiàn)三維結構。

簡言之，“分子間內聚力”將液體里的分子團聚，使其互相粘附。但是，其中一些液體分子來到液體外圍，接觸了不同的物質（如玻璃、塑料、或空氣）。它們不能形成化學鏈接，也因此強化了彼此之間的聯(lián)系。

水的表面張力是73達因/厘米，表面張力是雨滴為球形的原因。水銀的表面張力為484達因/厘米。當我們將水銀灑落在一個平整的表面時，可以得到很多液滴。但另一方面來看，表面張力可能會產生并發(fā)癥。由于表面張力高，要對微小的元器件、具有壓鉚螺母柱的印刷電路板（PCBs）、或者對小孔和小洞進行清洗是非常具有挑戰(zhàn)性的。

但很重要的是，你要理解表面張力并不是影響清潔效果的唯一因素。其他屬性，如密度、材料的兼容性、價格、處理、氣味、和包裝等，它們的重要性也絕不遜于表面張力。但最后，在所有其他因素都相同的情況下，一個低表面張力的清潔劑，效果要遠遠超過高表面張力的清潔劑。

更低的表面張力，表明該產品的清潔效果更好。將表面張力和其他化學性質相結合，可以用來開發(fā)出一個可以預測搭配其他化學特性清洗方案效能的指標。這里指的就是“潤濕指數(shù)”，它是清潔行業(yè)一個可以非常精準的預測清潔效果的指標。但也要注意，表面張力并非是影響表面清潔效果的唯一因素。如果使用的是氣溶膠清潔劑，降低表面張力的優(yōu)勢在某些情況下并不明顯。但是，這卻是一個很有潛力的、非常有趣的主意。值得將它們在各種復雜的應用中進行測試的。

當需要進行精密清洗-主要是用于蒸汽脫脂-時，具有更低表面張力的清洗液將優(yōu)于高表面張力的清洗液。由于具有更低的表面張力，清洗液可以更容易地進入到小裂縫中。它將直接影響清洗液對表面潤濕的能力，否則很難做到有效清洗。

對于金屬電鍍，在電鍍槽和需要電鍍的材料間有效且一致的表面接觸，對于最終成品的整體質量至關重要。用特定的工具對電鍍槽的表面張力和電鍍槽內潤濕劑的濃度進行測量。

在含有金屬離子的鍍液中起濕潤劑的作用的表面活性劑就出現(xiàn)了。這些助劑保證了電鍍液的表面張力足夠低，可以讓電鍍液均勻地擴散到整個工件表面，并填充表面上的微縫而不會黏著在縫隙里。此外，正確使用表面活性劑可以防止由陰極產生的氫氣泡在被涂層金屬中形成凹坑。

液體表面張力是液體潤濕性質的最關鍵指標，可以用張力計來精確測量。也可以使用同樣的方法來測量臨界膠束濃度（CMC），臨界膠束濃度可以提供討論中的表面活性劑的效率方面的信息。

最好是通過測量表面張力的依賴濃度來監(jiān)測潤濕劑的用量，以保證表面活性劑的添加是經(jīng)濟且有效的。但是，當表面活性劑的濃度超過臨界膠束濃度（CMC）后-這在電鍍槽中是常見的情形，靜態(tài)表面張力并不會隨著溶液中表面活性劑濃度的增加而繼續(xù)變化。幸運的是，在我們這里，我們記錄動態(tài)表面張力的氣泡壓力傳感器是濃度依賴性的。因此，它可以作為表面活性劑隨時間變化損失的一種良好標示。我們通過實驗室儀器創(chuàng)建一個參考曲線，然后，通過我們的便攜式儀器法，就可以立即對電鍍槽進行快速含量測試。

雖然希望通過表面活性劑的添加來獲取表面張力降低的影響，但并不希望產生泡沫。

假設一個人要進行電鍍或陽極氧化操作。在那種情況下，加工過程中形成的氣泡上升到液體表面并破裂，導致?lián)p傷。在爆發(fā)時，鉻酸液滴被瞬間釋放到周圍的空氣中。在槽槽中加入潤濕劑，可以降低液體的表面張力，從而減少液滴的產生。

在這個步驟中，使用滴重計或者表面張力計測量電鍍槽的表面張力，以確保電鍍槽中有足夠的潤濕劑。

一種新型聚合物涂層可以跨越超過150毫米的長度而不流失任何液體

據(jù)報道，2021年，多倫多大學的研究人員開發(fā)了一種新型涂層，可以讓某些液體從其表面通過而不會有液量損失。這種涂層是由Kevin Golovin教授領導的持久驅避工程先進材料(DREAM)實驗室研制的。該涂層可以助力各個領域的發(fā)展，包括醫(yī)療測試和表面清潔。該研究的論文已經(jīng)發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上。

據(jù)該大學介紹，目前的微流控設備是有限制的。它們只能有效處理具有高表面張力或高內聚力的液體，如水。微流控被定義為一個場域，在其中，少量的液體通過細微通道進行傳輸，傳輸通道通常不超過一毫米寬。

與低表面張力的液體，如醇類和其他溶劑相比，這些高表面張力的液體傾向于相互粘附在一起，而非被拉入到通道的各個側面，實現(xiàn)自我運輸。與玻璃上的雨滴相比，低表面張力的液體傾向于粘附在通道的側面，而非各自獨立流動。據(jù)觀察，它們在液滴完全分解之前僅僅移動了10厘米左右。

由于毛細管作用對這些材料不起作用，因此，就需要額外的力量，如磁力或熱量，將這些液滴進行運送。另一方面，涂層溶液的開發(fā)研究從自然世界中獲得靈感，同時考慮其他移動材料的方法。

考慮到要搭建具備微流控的材料，多倫多大學的研究小組采用了兩支最近開發(fā)的聚合物涂料，兩支涂料都是采用類液高分子刷技術來研制的。其中一支比另一支更耐液體。由于這些聚合物的戰(zhàn)略性組合，以更具防水抗性的涂層作為背景，包圍著抗性更低的涂層，在將要加工的物體表面形成了微觀通道。順著這個通道，液體以特定的模式或方向進行傳輸，而不會有任何的液體流失或者且在傳輸時也不會有額外的能量輸入。

科學家們發(fā)現(xiàn)，這種新型涂層可以跨越超過150毫米的長度而不流失任何液體，幾乎是目前允許的最大距離的15倍。

基于這些結果，在將來，液體可能可以被移動到更遠的距離，或者沿著特定的線路攜帶著其他液體一起移動，甚至有可能進行液滴的合并或分裂，而不會有任何數(shù)量上的損失，或暴露而交叉污染。在理想世界，只需要一到兩滴血，該涂料將會在幾分鐘內就能識別出各種疾病。另外，該方案將會為芯片實驗室和其他相關技術的研發(fā)鋪平道路。除此之外，該涂料還可以用于其他各種的應用，例如，可以縮小通常在化學實驗室中進行的常規(guī)分析程序。

此外，這項新技術還有助于減少研究實驗室的廢棄物。由于在實驗室儀器表面沒有殘余物殘留，也因此避免了交叉污染的可能性，研究人員可以重復使用同一臺儀器，而不需要擔心這些問題。