- 文献综述（或调研报告）：
液体与固体接触时，接触面能自动扩大并相互附着的现象称为浸润，如果接触面有收缩趋势且不能相互附着，则称为不浸润。从微观尺度看，如果固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会大于液体的分子密度，此时附着层内的分子相互作用表现为斥力，液面呈现扩散的趋势，便形成了浸润现象。如果固体分子对液体分子的引力小于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会小于液体的分子密度，此时附着层内的分子相互作用表现为引力，液面呈现收缩的趋势，便形成了不浸润现象。对于纳米结构表面而言，较小的体表比使其表面现象往往较宏观物体表面更为显著，界面间也表现出更突出的浸润现象。
当粘附力使液滴在表面铺展，这种表面称为亲液表面；当粘附力显示排斥作用使液滴在表面保持球状，这种表面称为疏液表面。为了定量的描述亲液和疏液的程度，人们引入了接触角的概念。将接触角（Contact Angle, CA）定义为当一滴液滴静置在水平光滑固体表面时，固液表面与气液表面在三相交汇处切平面的夹角，也称为静态接触角和本征接触角[7]。当接触角在 0°至 90°之间，固体表面被湿润，称之为亲液表面；当接触角大于 90°，固体表面不被湿润，称之为疏液表面。进一步地，当接触角小于 10°时，固体表面基本快速地被完全浸润，称之为超亲液表面。当接触角大于 150°时，固体表面很难浸润，称之为超疏液表面。
固体材料与液态材料间的浸润性是表明两种材质间亲合力的重要物理参数。实验证明，液态金属的表面张力越大,液态金属与薄膜间的接触角越小,附着功则越大。通过对比块状瓷陶材料TiC、TiN与纯金属Cu、Fe的测量结果发现，接触角是大致相同的。说明，尽管影响材料浸润性的因素很多，但最根本的因素仍然是材料本身的特征，即主要决定于两种材料原子、分子之间的相互作用。[6,8]
对于浸润性好的金属，沉积至碳纳米管表面时会形成连续的金属表面，而浸润性差的金属则形成不连续的金属颗粒。[11]
研究碳纳米管对不同金属的吸附作用发现[12,13]，尽管碳纳米管与单金属原子 Pt 的吸附能大于 Ni，但是 Pt-Pt 间的相互作用较强，大大减弱了 CNT-Pt-Pt 的相互作用，而 Ni-Ni 间相对弱的相互作用，使得 CNT-Ni-Ni 的相互作用较大[14]。这个现象反映了金属原子对碳纳米管表面浸润的基本规律，如果金属之间的相互作用较强，则会减弱碳纳米管与金属的相互作用，减弱的幅度因金属种类的不同而异，这会使得沉积在碳纳米管表面的金属原子更易于相互吸引而聚集成金属团簇，导致金属对碳纳米管表面浸润能力的减弱[11]。如果碳纳米管与金属的相互作用强度超过金属之间的相互作用强度，则金属表现出对碳纳米管表面较好的浸润特性[10]。
再以Ni和Au为例研究金属纳米团簇对碳纳米管表面的浸润作用发现，在一定温度条件下金属团簇开始熔化，碳纳米管对处于熔化状态的金属原子的吸附作用，使得金属原子有沿碳纳米管表面铺开的趋势，而金属原子之间的聚合力又阻碍了这一过程的进行。因此，金属团簇对碳纳米管表面的浸润与否取决于碳纳米管对该金属原子的吸附能力以及金属原子之间的聚合力[10,15]。
除此之外表面电荷可以改善液体对固体的浸润特性，实验和理论研究均表明液体表面的电荷会促进其对碳纳米管表面的浸润，更易于液体分子或原子进入碳纳米管内部，其基本原理在于液态金属表面的电荷会导致表面应力状态的改变，降低表面张力，同时固体和液体带的不同种类电荷也会增强固体对液体的吸附能力，从而有利于毛细力浸润。根据经典电浸润原理可以推出相应的公式[10]。
金属与异种材料在高温下的润湿行为在钎焊、焊接、凝固和复合处理等许多应用和工艺中起着重要作用。其界面润湿性通常以接触角为特征,一般用固定滴法测定。在宏观尺度和微观尺度上, 通过光学系统分析液滴在刚性基底上的界面构型, 这种方法基本上可以获得精确的液滴表观接触角。然而，当样品尺寸减小到纳米尺度时, 这种技术面临着巨大的挑战。一方面由于分辨率的限制，传统的光学系统不能直接测量纳米尺度界面的表观接触角。另一方面，纳米金属材料表面体积比的急剧增加很大程度上改变了其在纳米尺度上的不同物理性质，据报道，由于尺寸和表面效应的影响，直径在几到几十纳米的贵金属纳米颗粒具有不同于球形纳米颗粒的表面能。纳米粒子表面的收缩和重构，以及中间层在高温下的热振荡弛豫，都可能对纳米粒子的表面能和稳定性产生重要影响。此外实验证明，尺寸小于10nm纳米金属材料的熔点表现出尺寸依赖性，这归因于其表面原子的比例急剧增加。然而，这些物理特性的显著变化是否也会对其润湿性产生重大影响，仍是个未知数[1]。
表面效应是纳米材料新特性产生的重要根源之一[3]，也是纳米材料与常规材料不同的重要原因。尽管这一效应已经被研究了几十年，但是对于材料结构与其独特性能之间的本质关联的研究还有很长的路要走。
参考文献
