在流体中，船体航行的能量首要耗损在战胜行驶过程中的摩擦阻力和压差阻力等。摩擦阻力不仅消耗能源，而且限制最大航速，有数据指出潜艇等水下航体的消耗高达80%。对管道运送而言，用来战胜摩擦阻力所耗损的能源几乎就是总能耗。因此，应尽可能减少表面摩擦阻力来提高航速和降低能耗。

1.2.1浸润性的表征

润湿是指固体表面的气体流体所替代的过程。润湿可以分为三种形式，其一是液体与固体接触消除气-液和气-固界面的沾湿，第二种是固体浸入液体后，固体被液体包围，即气体被取代的浸湿，最后一种是少量液体在固体表面平铺开来形成一层薄膜的铺展，与之相对的就是不润湿，可以通过相与相之间的接触角来判断。

接触角是气体、液体和固体三相相交处的气-液界面的切线的夹角，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，表示润湿程度的难易。若是θ<90度，则固体表面是亲水性的，也就是说液体能更轻易润湿固体，角度越小，润湿性越好；若是θ>90度，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，易于在表面上移动。

cosθ=(γsq-γsl)/γlg---------Young’s方程

γsg、γsl、γlg的静态接触角分别为固-气、固-液、气-液间的界面张力。

①180°≥θ≥90°时－1≤cosθ≤0，γs－g＜γs－l

液体很难弄湿固体表面，比如，玻璃板上的水银。当θ＝180°时，液体变为接触面积极小的球体，彻底不会润湿固体表面并且可以在上面随意滚动。

②0°≤θ＜90°时，0＜cosθ≤1γs－g＞γs－l

液体可以润湿固体表面，当θ＝0°时，液体彻底润湿固体表面。例如，毛细管中的液面最终呈现出凹陷的半球状。

理想的固体表面意味着表面平整光滑、成分均匀、各个相的性质相同，但是实际的固体表面并不能实现。

1.2.2Wenzel模型和空气气穴模型

（1）Wenzel模型

实际上，由于固体表面达不到平整光滑、成分均匀、各个相的性质相同，所以它并不是一个平面，这就导致了实际的固体与液体的接触面积大于表观几何中观察到的面积，因此Wenzel改进了杨氏方程。他假设液体完全渗入到了固体粗糙表面的微结构中，也就是液体始终能通过填充固体表面的凹槽来使得粗糙表面平滑，且粗糙因子r始终大于1，这就是Wenzel方程：

其中，θr—表观接触角；r—表面粗糙度，是表面的实际面积与几何面积的比值；θ—本征接触角及平整表面的接触角。

若θ﹤90°，θr﹤θ即表观接触角大于本征接触角，那么疏水性随粗糙度的增加而减小；若θ﹥90°，θr﹥θ即表观接触角小于本征接触角，那么疏水性随粗糙度的增加而增加。

滚动角：当固体表面缓慢倾斜时，表面上的液滴受到重力而将要往下滑动时的临界倾斜角，当超过这个角度时液滴便会开始滚动。

（2）空气气穴模型

Cassie与Baxter对自然界中的荷叶、水黾等具有超疏水性的生物做了大量研究之后，发现它们与水滴的接触是一种复合接触。因为水珠的构造尺寸大于粗糙固体的表面，导致液滴并不能完全渗入疏水表面，此时空气会停留在表面的凹陷处，于是液体与固体之间的明显接触实际上是一部分液滴与固体表面凸起部分之间的直接接触，另一部分则是液滴与凹陷处的空气气穴接触。

Cassie和Baxter从热力学角度分析得到了Cassie-Baxter方程：

式中θr为表观接触角，θ1和θ2分别为两种介质上的本征接触角，f1和f2分别是这两种介质的表面积分数。

对于具有粗糙结构的疏水表面，固体表面的本征接触角受其表面粗糙度和空气空化的比率的影响，并且疏水性与之成正比。