水下油接触角测试——评估潜水服材料表面抗污性能的黄金标准

现代潜水服已超越传统保温概念，发展为集防护、机动、抗污于一体的高科技功能性装备。其表面持续面临三重挑战：生物污损、油性污染、有机吸附。这些污损不仅增加潜水员运动阻力、加速材料老化，更可能成为病原微生物的温床。传统的水接触角测试（在空气中）无法反映材料浸没后的真实界面行为。因此，水下油接触角测试成为评估潜水服材料表面抗污性能的黄金标准。

而水下油接触角测试构建了一个模拟真实环境的 “固-水-油"三相体系。

测试模型：将潜水服材料样品wan全浸没于水相（模拟海水），随后在水下将一滴标准油（如十六烷、二dian甲烷或模拟原油）注射至材料表面。接触角测量仪记录油滴在固-液界面形成的水下油接触角。

科学内涵：该角度直接表征材料表面水化层的稳定性与排斥油相的能力。一个高且稳定的水下油接触角（通常 >150° 为水下超疏油）意味着：

表面具有强亲水性，能形成致密水合层；

该水合层作为能量屏障，阻止油滴直接接触固体基底；

符合“Cassie 水下疏油"状态，油滴仅与表面微凸起顶端的“水垫"接触，粘附力极低。

一、样品制备与环境模拟

基材处理：对潜水服面料（常见为氯丁橡胶、尼龙/氨纶复合面料）进行清洁，去除脱模剂等杂质。

涂层评估：测试各类功能性涂层（如亲水性聚合物涂层、两性离子涂层、仿鲨鱼皮微结构涂层）的处理效果。

液体选择：

水相：采用3.5% NaCl溶液模拟海水，或添加表面活性剂模拟复杂水质。

油相：根据污染源选择，十六烷（非极性）、二dian甲烷（极性）或原油。

二、测试过程：

浸没与平衡：样品需在水下充分浸泡（通常 >30分钟），使表面达到溶胀平衡，模拟长时间潜水状态。

液滴注射：使用耐腐蚀的特氟龙注射针头，在水下平稳释放油滴（体积通常2-5 µL）。

图像捕捉：采用高速相机在油滴接触表面瞬间（<1秒）捕捉侧视图像，避免因油滴渗透或扩散导致的测量误差。

动态分析：测量水下前进角与后退角，计算接触角滞后。滞后越小，表明油滴越易滚落，自清洁能力越强。

水下油接触角测量技术，将潜水服材料的性能评估从宏观推向微观分子界面层面，是连接实验室创新与海洋工程应用的桥梁。未来，随着测试仪器向自动化、高通量、多环境耦合（压力-温度-流速）方向发展，该技术将更深入地推动潜水服向自适应、长时效、超防护的“第二皮肤"演进。通过精准的界面工程与严谨的表征，我们能为潜水员打造出真正意义上的“微观护甲"，使其在探索深蓝时免受污损之扰。