铺展

[拼音]：puzhan

[外文]：spreading

以固-液界面取代固-气界面的过程，同时液体表面也进行扩展（图1）。

通常定义单位铺展面积体系吉布斯自由能（即吉布斯函数）的下降为铺展系数，以S表示：

S＝-ΔG/A＝γ_SG-(γ_SL+γ_LG)

式中－ΔG表示体系吉布斯自由能的下降；A 为展开面积；γ_SG为固-气界面自由能;γ_SL为固－液界面自由能；γ_LG为液体的表面自由能。

根据上式，在恒温恒压下，若S≥ 0，则液体能自动在固体表面上展开。通过杨氏润湿方程得到铺展系数与接触角θ之间的关系：

S＝γ_SG-γ_SL-γ_LG＝γ_LG(cosθ-1)

当接触角θ＝0°时，液体在固体表面完全展开。铺展系数除通过接触角方法测定外，还可用滴高法进行测定。其基本公式为。式中ρ为液体密度；g为重力加速度；h_m为液滴最大高度。

如果将一滴液体放到另一种与它不相混溶的液体表面上，可能发生一种液体在另一种液体表面上的展开，有以下几种情况：

（1）一种液体 (例如油)在另一种液体(例如水)表面上不铺展，形成漂浮的油滴似“透镜”，达到平衡时可得：

γ₂＝γ₁cosθ₁＋γ₁₂cosθ₂

式中γ₂为液体 2的表面张力;γ₁为液体1的表面张力;γ₁₂为液体1与液体2之间的界面张力；θ₁为γ₁与水平方向间的夹角；θ₂为γ₁₂与水平方向间的夹角。此式为三种界面张力之间的平衡结果（图2）。

（2）一种液体在另一种液体表面上展开形成双重膜，此膜有相当的厚度，有液₁-液₂，液₁－空气两个界面。

（3）一种液体在另一种液体上展开，形成一单分子膜。一种液体能否在另一液体上展开，可用铺展系数来判断。若以S_ab表示液体a在液体b上的铺展系数，则得：

S_ab＝γ_b-γ_a-γ_ab

式中γ_b为液体b的表面张力，γ_a为液体a的表面张力，γ_ab为液体a、b之间的界面张力。若S≥0，则液体a能在液体b表面自动展开。