表面张力是固体表面重要的物理化学参数之一，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。基于Young方程的推导，使用接触角测量法计算固体表面张力已被广泛应用于表面科学和工程领域。

表面张力

表面张力是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。上层空间气相分子对液体的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。

固体的表面张力不宜测得，通常是用液体在固体表面上的接触角的大小来计算。接触角法操作简单，应用广泛，是目前估算表面张力最常用的方法。

接触角和Young方程

将少量液体滴在固体表面，液体可能形成液滴，在达到平衡时，处于固体表面上的液滴会保持一定的液体形状，这是体系在三个界面张力平衡作用下的结果。接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。如图1所示。

固-气、液-固、液-气这三个界面张力的平衡关系可以用Young方程表达：

γSG=γLGcosθ+γSL(1)

式中，γSG、γSL和γLG分别表示固-气、液-固、液-气界面张力，θ为接触角。

图1液体在固体表面的接触角

Young方程中的接触角是在假定固体表面光滑、化学均质、刚性、各向同性且无化学反应，并且认为三相接触线上的线张力可以忽略不计的理想状态下的接触角。但在实际的固体表面，通常测量得到的接触角的值是在一个范围内，并不是唯一的值。在分析总结前人研究的基础上，推导出计算固体表面张力的新方法。通过建立有限液-固界面体系的张力平衡，推导出在无限液-固界面系统中，液-固界面张力和固相表面张力的关系式：

(0<θ≤180°)(2)

(0<θ≤180°)(3)

式(2)、(3)表明γSG、γSL仅是液相表面张力γLG和接触角θ的函数，只要知道一种液体的γLG和这一液体在固相表面的接触角θ就可以计算得到γSG(固-气界面张力)。