表麵張力是固體表麵重要的物理化學參數之一，其大小與溫度和界麵兩相物質的性質有關。基於Young方程的推導，使用接觸角測量法計算固體表麵張力已被廣泛應用於表麵科學和工程領域。

表麵張力

表麵張力是液體表麵層由於分子引力不均衡而產生的沿表麵作用於任一界線上的張力。通常，由於環境不同，處於界麵的分子與處於相本體內的分子所受力是不同的。上層空間氣相分子對液體的吸引力小於內部液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等於零，其合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表麵具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表麵張力。表麵張力是物質的特性，其大小與溫度和界麵兩相物質的性質有關。

固體的表麵張力不宜測得，通常是用液體在固體表麵上的接觸角的大小來計算。接觸角法操作簡單，應用廣泛，是目前估算表麵張力最常用的方法。

接觸角和Young方程

將少量液體滴在固體表麵，液體可能形成液滴，在達到平衡時，處於固體表麵上的液滴會保持一定的液體形狀，這是體係在三個界麵張力平衡作用下的結果。接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界麵的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。如圖1所示。

固-氣、液-固、液-氣這三個界麵張力的平衡關係可以用Young方程表達：

γSG=γLGcosθ+γSL(1)

式中，γSG、γSL和γLG分別表示固-氣、液-固、液-氣界麵張力，θ為接觸角。

圖1液體在固體表麵的接觸角

Young方程中的接觸角是在假定固體表麵光滑、化學均質、剛性、各向同性且無化學反應，並且認為三相接觸線上的線張力可以忽略不計的理想狀態下的接觸角。但在實際的固體表麵，通常測量得到的接觸角的值是在一個範圍內，並不是唯一的值。在分析總結前人研究的基礎上，推導出計算固體表麵張力的新方法。通過建立有限液-固界麵體係的張力平衡，推導出在無限液-固界麵係統中，液-固界麵張力和固相表麵張力的關係式：

(0<θ≤180°)(2)

(0<θ≤180°)(3)

式(2)、(3)表明γSG、γSL僅是液相表麵張力γLG和接觸角θ的函數，隻要知道一種液體的γLG和這一液體在固相表麵的接觸角θ就可以計算得到γSG(固-氣界麵張力)。