说明：本文华算科技主要介绍接触角是什么、接触角的数值由哪几种界面张力决定、表面粗糙或存在微纳结构时测得的接触角会怎样改变，以及接触角在材料研究中具体怎样使用。
水滴接触玻璃、蜡纸和荷叶三种表面时，边缘弧度差异显著：玻璃上水滴摊开成一层薄膜，蜡纸上水滴收缩成半球，荷叶上水滴几乎滚成一颗珠子。液滴边缘和固体表面之间夹出的夹角，就是接触角。
液滴铺展还是收缩成珠，由界面能量高低决定。铺展意味着固-液界面和液-气界面一起替换原来的固-气界面；替换后总界面能变低，液滴持续铺展，接触角很小；替换后总界面能变高，液滴停在能量最低的曲面形状上，接触角随之变大。
一种氧化铜纳米结构表面给出了直接例子。铜表面经氧气等离子体处理后再浸入热碱溶液，长出细密的纳米倒刺结构；把5微升水滴轻轻放上去，液滴边缘按毛细力驱动的规律向外移动，边缘尺寸随时间呈约0.5次方增长，特征时间约1秒。
倒刺底部的支撑根让水滴保持快速铺展，顶端结构压住毛细芯吸，液滴边缘的运动保持规则、可预测。
边缘持续扩张的行为，正是液滴向能量更低的铺展状态靠拢的直接体现；接触角随之持续变小，该变化和表面结构的毛细驱动力直接相关。
接触角是固-气、固-液和液-气三种界面张力在接触线上达成力平衡后的结果；这个关系写成公式就是Young方程。固体表面能越低、液体表面张力越高，接触角随之增大；这一力平衡关系沿液滴边缘的切线方向成立。
改变固体表面的化学组成，等于直接改变固-气和固-液这两项界面张力，接触角随之变化。把二硫化钼纳米片逐渐镀到基底表面，水接触角随镀层增厚快速上升，镀层达到一定厚度后接触角趋于稳定；未镀层的基底本身接触角约70°，属于亲水一侧，镀上二硫化钼后表面转向疏水。
同一块基底，只换镀层厚度就能把接触角从70°左右提高到超过150°，接触角数值记录的是分子尺度的化学环境，材料整体的化学组成未必起决定作用。固体表面几个原子层的化学状态，足以支配整块材料测得的接触角。
Young方程严格只适用于光滑、化学均匀的理想表面；真实材料表面常常带有粗糙结构，测得的表观接触角会偏离理想状态下的接触角；偏离方向由液滴和粗糙结构的接触方式决定，这一方向和微纳结构的具体形态密切相关。
液滴完全嵌入粗糙纹理、把凹槽内部也润湿时，对应Wenzel模型：粗糙度把原来的润湿倾向放大，本来亲水的表面变得更亲水，本来疏水的表面变得更疏水。
液滴只搭在纹理顶端、底部凹槽仍留有空气时，对应Cassie-Baxter模型：液滴接触到的固体面积远小于投影面积；空气垫把表观接触角推向很高的数值，跟固体本身的化学疏水性关系不大。
一块镀有超疏水纳米涂层的硅片给出了具体尺度。硅片上加工出宽1.8微米、间距4.8微米、高5微米的微米柱阵列，柱体表面还覆盖一层粗糙度约24.5纳米的纳米涂层。水汽在微米柱顶部和边缘更容易凝结，起初形成小于1微米的微小液滴，再经反复合并长成大于30微米、悬空搭在柱顶的Cassie-Baxter液滴。
悬空的Cassie-Baxter液滴一旦渗进柱间缝隙、把空气挤出去，就会转向底部完全润湿的Wenzel状态，液滴黏附力显著上升，凝结模式也从能自行脱落的滴状凝结转向不易脱落的膜状凝结。柱体尺寸、间距和纳米涂层粗糙度，一起决定液滴停在哪一种状态。
测出来的接触角是判断表面功能是否达标的直接指标。一种镀有二硫化钼纳米片的聚合物海绵，水接触角稳定在151°±2°，水滴滴上去会立刻聚成珠滚走；换成汽油，液滴接触表面后迅速吸入海绵内部。同一块材料对两种液体给出完全相反的接触角行为，正是油水分离材料筛选液体的直接依据。
这类表面对环境也保持稳定。海绵浸泡在不同pH溶液中24小时后，接触角仍维持在145°以上；放进220摄氏度的热环境和零下16摄氏度的低温环境各1小时，接触角数值几乎不变。吸油、挤出、再吸油循环20次后，接触角依旧保持在145°左右。
稳定的接触角对应稳定的分离能力：这类海绵对柴油的吸附量达到自身重量的93倍，对三氯甲烷的吸附量达到159倍，高于常见商用吸油材料。接触角数据从实验室里的一次测量，变成了挑选油水分离材料时能直接比较的性能参数。
