1.超亲水表面的设计与解释
这是Wenzel模型最成功、最直接的应用领域。通过构建粗糙结构,可以显著增强亲水材料的亲水性,甚至实现接触角接近0°的“超亲水"现象(液体全铺展)。经典案例: 二氧化钛(TiO₂)薄膜。本身具有亲水性,在经过处理形成微纳复合粗糙结构后,水会迅速铺展形成水膜,表现出自清洁(“防雾")效应。
2.解释某些高粘附性疏水表面
有些表面虽然本征是疏水的(θ_Y > 90°),且接触角很大(可能>150°),但液滴却牢牢粘附在表面上,无法滚动。这通常意味着液滴处于 “Wenzel状态"而非“Cassie状态"。在这种情况下,液体已经全浸润了粗糙结构,虽然表观接触角很大(因为θ_Y > 90°,r放大了疏水性),但液滴与固体的实际接触面积非常大,导致强的附着力。这可以看作是Wenzel模型在疏水材料上的体现,但通常这不是人们期望的超疏水效果。
3.作为Cassie状态稳定性的“评判基准"
在研究和设计超疏水表面时,Wenzel状态是那个需要极力避免的“失败状态"。因此,科学家会计算Wenzel状态的能量,并与Cassie状态的能量进行比较。两者之间的能量差,构成了阻止态转变的能垒。在这种情况下,Wenzel模型是进行理论分析和稳定性预测的必要工具。