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碳纳米材料表面液滴的润湿性综述报告
摘要：碳纳米材料由于其优异的物理化学性质，近年来成为了研究的热点。其中表面润湿性的研究是很重要的一个方面，影响着碳纳米材料的实际应用。本文对碳纳米材料表面液滴的润湿性进行了综述。首先介绍了表面润湿性的基本概念，其次分别针对碳纳米材料的纳米管、纳米球、纳米线、石墨烯和石墨相的表面液滴润湿性进行了详细描述，最后总结了存在的问题及需要进一步研究的方向。
关键词：碳纳米材料；表面润湿性；液滴；界面能；润湿角
一、前言
碳纳米材料是一种应用广泛的材料，具有优异的物理化学性质，在材料科学、化学、物理、电子、生物和医药等领域有着广泛的应用和研究。其中表面润湿性的研究是很重要的一个方面，涉及到碳纳米材料在生物、化学、光电等领域的实际应用。表面润湿性的研究主要是通过测量液体在固体表面的润湿角来评价界面的相互作用。本文将对碳纳米材料表面液滴的润湿性进行综述，描述其润湿性及其相关的表面性质，并总结存在的问题及研究方向。
二、表面润湿性的基本概念
表面润湿性是指液体接触固体表面时所产生的现象。液体在固体表面上的润湿性可用表面张力和界面能来描述。表面张力是液体和气体或液体和液体间相互分子间作用力引起的，界面能是描述液体和固体之间相互作用力的能量值。表面润湿性主要表现为液体在固体表面形成的液滴形态，润湿角是评价液体在固体表面的润湿性的一个重要参数。
润湿角θ的定义是液滴和固体表面接触成的角度，其大小反映了固体表面对液体的亲疏程度，可以用Young方程表示：
cosθ=(γs-γl)/γsl，其中，θ为润湿角，γs、γl和γsl分别代表固体表面、液体和固液界面的表面能。液体在固体表面上的润湿行为通常分为亲水性和疏水性两种。当液滴完全展开并与固体表面相接触时，液体分子对固体表面的亲缘性较强（表面能低），形成亲水性润湿；当液滴与固体表面的接触角较大时，即呈现出饱和状态，此时液滴对固体表面的亲缘性较差（表面能高），形成疏水性润湿。
三、碳纳米材料表面液滴的润湿性
1.纳米管
碳纳米管（CNTs）是一种属于纳米级别的碳化合物，外形呈管状结构。CNTs的表面润湿性与其直径、长度、材料类型等因素有关。CNTs的亲水性较差，润湿角为范德华力疏水性。CNTs的润湿性主要受直径和EDG（端面；顶面）的影响。与宽直径的CNT相比，长纳米管的润湿性更好。
2.纳米球
碳纳米球（C60fullerenes）则是一种球状结构的碳纳米材料。C60fullerenes的表面润湿性主要受分子间力因素的影响，总体为疏水性质，但小分子有机物却可以发生亲水性变化，润湿角也会有所不同。
3.纳米线
碳纳米线（CNWs）是指纤维状的碳纳米材料，同样也是碳纳米材料研究中的热点之一。CNWs的润湿角与CNTs类似，也是表现出范德华力所带来的疏水性。
4.石墨烯
石墨烯是由碳原子构成的二维材料，具有优异的物理化学性质，具有很高的热导率和电导率，表面润湿性也是很优秀的，表现为疏水性质。石墨烯的润湿角比CNTs和CNWs更小，与其基板和加工过程有关。
5.石墨相
石墨相是一种由碳原子构成的三维块状材料，常见于石墨、石墨烯、石墨烯纳米带和其他二维材料的堆积形成的。石墨相表面的润湿行为与CNTs类似，也表现出疏水性质。
四、总结
碳纳米材料已成为材料科学、化学、物理、电子、生物和医药等领域研究的热点，其中表面润湿性的研究对其实际应用具有重要意义。本文综述了碳纳米材料表面液滴的润湿性，介绍了表面润湿性的基本概念和方法，同时分别对CNTs、C60fullerenes、CNWs、石墨烯和石墨相的表面液滴润湿性进行了详细描述。总体来说，碳纳米材料的润湿角普遍表现出疏水性质，表面润湿性主要受材料类型、结构和加工过程等各方面因素的影响。当前，碳纳米材料表面润湿性的研究还存在一些待解决的问题，例如如何改善碳纳米材料的表面润湿性，如何针对不同应用场景对表面润湿性进行优化，如何在实际应用中更好地控制液体在碳纳米材料表面的行为等；因此，未来碳纳米材料表面润湿性的研究仍需不断深入。