濡れ転移

濡れ転移（カシー・ウェンゼル転移）は、固体（または液体）表面が液体で濡れる過程で起こることがあります。この転移は、濡れを特徴付けるマクロなパラメータである接触角の特定の変化に対応します。 ^[1]同じ固体基板上にさまざまな接触角が共存する可能性があります。濡れ転移は、表面が平坦か粗いかに応じて異なる方法で発生する可能性があります。

液滴を平らな表面に置くと、2つの状況が発生する可能性があります。接触角がゼロの場合、その状況は完全な濡れと呼ばれます。接触角が0〜180°の場合、その状況は部分的な濡れと呼ばれます。濡れ転移とは、部分的な濡れから完全な濡れへの表面相転移です。^[2]

粗い表面の状況ははるかに複雑です。粗い表面の濡れ性の主な特徴は、いわゆる見かけの接触角 (APCA) です。通常測定される APCA は、Young の式で予測されるものとは異なることがよく知られています。この矛盾を説明するために、Wenzel濡れモデルとCassie濡れモデルという 2 つの主な仮説が提案されました。^{[3] [4] [5]}従来の Cassie モデルによると、空気は液滴の下に閉じ込められ、「エアポケット」を形成します。したがって、液滴は部分的に空気の上にあるため、表面の疎水性が強化されます。一方、Wenzel モデルによると、粗さによって固体表面の面積が増加し、この表面の濡れ性も幾何学的に変化します。^{[1] [3] [4] [5]} Cassie 状態から Wenzel 状態への移行は、濡れ遷移とも呼ばれます。^{[6] [7] [8]}圧力や振動などの特定の外部刺激により、Cassie エアトラッピング濡れ状態は Wenzel 状態に変換される可能性があります。^{[6] [9] [10] [11]}外部刺激とは別に、液体の固有接触角（90 度未満または 90 度以上）、液体の揮発性、キャビティの構造（リエントラントまたは非リエントラント、接続または非接続）が、濡れ転移の速度を決定する重要な要因であることが知られています。^[12]階層構造や凹面構造などの複雑な構造は、濡れ転移を妨げることが報告されています。^[13] Cassie エアトラッピング濡れ領域はより高いエネルギー状態に対応し、Cassie–Wenzel 転移は不可逆であることは広く認められています。^[14]ただし、転移のメカニズムは不明のままです。 Cassie–Wenzel 転移は、液滴中心から始まる核形成メカニズムを介して発生することが示唆されています。^[15]一方、最近の実験では、カシー・ウェンゼル転移は外部刺激による三重線の変位による可能性が高いことが示されています。^{[9] [10] [11]}いわゆる含浸カシー濡れ状態の存在も考慮する必要があります。^{[11]濡れ転移を理解することは、}超疎水性表面 の設計にとって非常に重要です。^{[16] [17]}

• 表面張力