Wenzel 模型是用来修正粗糙固体表面上 “液体润湿行为" 的理论模型,简单说它解决了杨氏方程解释不了粗糙表面现象的问题,比如为什么同样是疏水的材料,粗糙后水滴更难铺开、甚至能站在表面上——这类现象可通过接触角测量仪进行实验验证。
先明确核心背景:杨氏方程的前提是 “固体表面绝对光滑、均匀",但现实中几乎所有固体表面都是粗糙的(比如磨砂玻璃、荷叶的微观凸起、粗糙的金属表面)。使用接触角仪可实际测量这些表面的表观接触角,从而与理论值进行比较。
当表面变粗糙后,液体接触的“实际面积"会比“看起来的宏观面积"大得多,这种“面积差"会放大固体原本的 “亲水 / 疏水脾气"。Wenzel 模型就是把这种 “粗糙效应" 量化,修正了接触角的计算。
Wenzel 模型的核心逻辑:“粗糙放大润湿性"。可以用布料吸水类比,光滑的布料(光滑固体)水接触的面积小,吸水能力一般;粗糙的海绵(粗糙固体)水接触的“孔隙 + 表面"实际面积大,吸水能力会被放大。(如果布料本身亲水,粗糙后更亲水;如果布料本身疏水,粗糙后更疏水)。
Wenzel 模型的本质就是:粗糙表面通过增加 “固液实际接触面积",让固体固有的亲水性或疏水性得到进一步增强。这种效应可通过高精度接触角测量仪观察到,而接触角仪所测得的表观接触角正是判断润湿行为的关键指标。