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固体材料表面的精确表征对于许多工业和学术领域的研究和产品开发至关重要。表面润湿性在绘画和印刷等过程中起着重要作用，并被应用于细胞与生物材料之间相互作用的研究中。
通过测量已知液体的接触角可以研究润湿性，然后可根据选择的理论计算表面自由能。
通过对一系列液体的接触角进行测量，计算出固体的临界表面张力或表面自由能。这个参数表示液体和固体之间的分子间相互作用，可用于定量表征固体特性。以这种方式获得的临界表面张力或表面自由能可以看作是固体基底的“表面张力”， 与液体的表面张力一样，它是固体的特有性质。
1.临界表面张力法（Zisman）
使用一系列具有不同表面张力的均匀非极性液体，测试得到cos θ vs. γ 图。将数据线延伸到cos θ = 1得到一个给定的γ值，这个数值被称为临界表面张力，可用于表征固体表面。临界表面张力通常出现于液体表面张力的最高值，此时的固体表面被液体完全润湿。这种方法最适合于被非极性液体润湿的低能量表面。有关测试方法和限制的详细信息，请参阅参考资料。
另一种表征固体表面的方法是通过使用稍微不同的计算方法从理论中计算表面自由能。这些方法包括对一系列性能已知的液体进行固体测试。所用的液体必须经过表征，即它们表面张力的极性和色散组分是已知的。
2．几何平均法（Extended Fowkes）
这一方法将表面自由能分为色散和极性两部分，然后采用几何平均法结合它们的贡献。与Young方程结合得到以下方程：
方程经过Owens 和 Wendt重排后得到
其中θ是接触角，γL是液体的表面张力，γ是固体的表面张力或表面自由能。上标d和p指色散和极性组分。该方程的形式是 y = mx + b，你可以采用（γlp)½ / (γld)½ 对 γl (1 + cos θ) / (1 + γld)½作图，得到斜率（γsp)½和截距(γsd)½。总自由表面能是这两部分力的总和。
3.调和平均法（Wu）
这种方法利用了相似的方法，但使用调和平均方程来概括色散和极性贡献。测量两种已知γ、γp值的液体的接触角，将每个实验值输入到下面的等式中：
其中，γ指表面张力（表面自由能），l和s下标指液体和固体，上标d和p指色散和极性组分。使用两个包含两个未知数的方程，可以求解γsd 和 γsp。
4．酸-碱法（van Oss et al.）
测量至少三种已知γd, γ+ 和γ– 液体的接触角，将每个实验值输入到下面的等式中：
其中，γ指表面张力（表面自由能），下标l 和s指液体和固体，上标d，+和–指色散、酸和碱组分。使用三个包含三个未知数的方程，可以求解 γsd, γs+ 和γs–。固体的总表面自由能可由下式计算得到：
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