什么叫界面？界面是兩種具有不同性質(zhì)的相之間的邊界，其性質(zhì)的精確表征在解釋自然現象和改造人類(lèi)社會(huì )過(guò)程中值得關(guān)注。界面是指兩種具有不同性質(zhì)的相之間的邊界。嚴格來(lái)說(shuō)，兩相之間的邊界并非一個(gè)簡(jiǎn)單的二維界面，而是一個(gè)相互滲透、性質(zhì)逐漸變化的三維界面區。盡管界面層的厚度通常只有幾納米，但它在實(shí)際中呈現出復雜的三維結構。與體相不同，界面處的物質(zhì)具有獨特的物理化學(xué)特性，這些界面性質(zhì)決定了界面上各類(lèi)分子和原子的行為，進(jìn)而影響系統的整體性能。

界面性質(zhì)在自然界和日常生活中都扮演著(zhù)重要角色。植物根莖內的導管可以看作極細的毛細管，由于界面相互作用，植物能夠通過(guò)根莖吸收土壤中的水和養分。一些植物和動(dòng)物為了適應極端環(huán)境，發(fā)展出了獨特的表面特性：例如，荷葉表面具有自清潔特性，使其在沼澤環(huán)境中保持清潔。在農業(yè)領(lǐng)域，植物表面的潤濕性以及液體農藥的界面張力會(huì )影響農藥的使用效率；在油氣開(kāi)采及CCUS過(guò)程中，界面張力對油氣采收率以及CO2利用封存效率作用顯著(zhù)；在化妝品和藥物開(kāi)發(fā)中，界面性質(zhì)決定了乳化劑的效果；在材料科學(xué)中，則影響涂層和膠粘劑的粘附性能。

此外，界面性質(zhì)還在食品加工、環(huán)保技術(shù)和能源存儲等領(lǐng)域起關(guān)鍵作用，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。圖1荷葉表面自清潔能力-荷葉效應（左）；CO2在巖石孔隙中（右）（網(wǎng)圖）盡管界面性質(zhì)在科學(xué)研究和工業(yè)應用中具有至關(guān)重要的作用，其測定過(guò)程一直面臨著(zhù)流程不規范、數據不穩定以及結果不一致等挑戰。近期，北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院能源研究院章凱強團隊提出了一套通過(guò)表征動(dòng)態(tài)懸滴精確測量界面性質(zhì)的標準化實(shí)驗測量方法，從實(shí)驗設計、材料準備、儀器校準、數據分析、不確定度分析到常見(jiàn)問(wèn)題的排查與解析，提供了系統的解決方案。

研究團隊優(yōu)化了從樣品預處理、儀器改進(jìn)、實(shí)驗測量到數據分析的全流程，提供了詳細的實(shí)驗操作指南，涉及液滴控制、系統校準和光學(xué)干擾處理等關(guān)鍵步驟。通過(guò)對氣水兩相和氣水油三相體系實(shí)際測量的有效數據和無(wú)效數據的展示和分析，驗證了方法的有效性和準確性。整套實(shí)驗流程可基于不同實(shí)際條件在數天內完成。圖2動(dòng)態(tài)懸滴表征（左圖）；界面張力及界面流變性實(shí)驗測量數據（右圖）本研究為界面性質(zhì)的測定樹(shù)立了新的標準，通過(guò)優(yōu)化動(dòng)態(tài)懸滴表征方法，極大地提高了測量的可靠性和精度，體現了方法學(xué)創(chuàng )新；不僅對界面科學(xué)的基礎理論發(fā)展具有重要推動(dòng)作用，同時(shí)為材料科學(xué)、化學(xué)工程、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)際應用提供了技術(shù)支撐。

北京大學(xué)能源研究院博士后潘子晴博士為第一作者，章凱強研究員為通訊作者，合作者包括英國帝國理工學(xué)院J.P.Martin Trusler教授與中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)金之鈞教授。本研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目（No.42372151）、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目（海外）、博士后國際交流計劃引進(jìn)項目（No.YJ20220022）和博士后科學(xué)基金面上項目（No.2023M740048）以及北京大學(xué)鄂爾多斯能源研究院聯(lián)合資助。