2025年5月27日下午，由北京理工大学研究生院主办、前沿交叉科学院承办的百家大讲堂在中关村校区图书馆108-109报告厅举办。应前沿交叉科学院数据流体团队毛雪瑞教授的邀请，英国物理学会会士、英国皇家学会工艺院院士、爱丁堡大学界面科学与工程系主任Glen McHale教授带来题为《液体摩擦、湿润性及对液体的超滑表面研究》的精彩学术报告，吸引了全校众多师生参加活动。

Glen McHale 院士的学术报告

报告中，Glen McHale院士以“大自然的雨衣”为切入点指出，水无处不在，在潮湿的天气中，我们需要雨衣来保持干爽，需要雨刮器才能透过车窗看清外面。同时，水是生命中不可或缺的要素，而大自然以多种方式控制着水。荷叶在下雨时能自动清除灰尘，沙漠中的甲虫能从清晨的雾气中收集饮用水，有些蜘蛛还能在水面上行走。然而，我们对大自然进化出的适应水的种种方式知之甚少，充分利用已知的这些知识能让我们更好地利用这一自然资源。我们希望能够创造出极度防水的表面，让水滴轻易滚落。要做到这一点，需要了解为什么水在一种表面上会形成薄饼状的薄膜，而在另一种表面上则会形成圆球。这些知识将帮助我们制造出更好的衣物、挡风玻璃，甚至能在信用卡大小的表面上建立微型生物化学工厂。

报告深入探讨了表面张力在小空间尺度下对液体行为的调控机制，包括液滴接触角与排斥力相关理论，接触线锚定现象与杨氏定律，并系统介绍了疏水、超疏水及超滑表面的特性研究与应用，以及固体在液体中沉降时的胸甲润滑模型（Plastron Lubrication Model），最后阐释了阿蒙顿摩擦定律在超疏水表面和类液体表面设计中的关键指导作用。报告内容深入浅出，比如通过考虑“钉床”这一概念，可以理解许多超疏水表面（无论是自然界的还是人工制造的）的基本原理。如果将气球紧压在一根钉子上，这根钉子会穿透气球的表皮并使其轻易爆开，而如果有一个包含许多紧密排列的钉子的钉床，我们就可以用很大的力将气球压在这些钉子上而它也不会爆开。这是因为对多个点施加压力会分散力并降低压力。如果材料的表面的特征（即“钉子”）被处理成防水状态，那么由表面张力引起的水滴所产生的“皮肤效应”就无法穿透这些特征，水滴就会保持悬浮状态。这就好比“钉床”没有穿透气球一样。如果水滴能够停留在“钉子”的顶部，那么接触角就会很高，当表面倾斜时，水滴会很容易移动，从而达到疏水的目的。同时，报告强调了大自然带来的启发，比如猪笼草表面具有的亲水特性，水会形成一层连续的薄膜，起到润滑层的作用，对蚂蚁和其他昆虫的油腻脚掌来说非常滑溜。那通过在有纹理的表面上涂润滑剂就可以制造出极其光滑的人造表面，这种表面对其他不相溶的液体来说将非常滑。此外，关于不同疏水材料表面的设计，报告指出，超疏水表面能够消除表面张力力的垂直分量，而液体和类液体的润滑表面则能够消除这种垂直力与接触线摩擦力之间的耦合关系。这两种方法都可以形成易使液体脱落的表面，从而应用在不同场景。

Glen McHale 院士介绍研究成果

报告结束后，Glen McHale院士与现场师生围绕不同疏水材料表面设计理论及其应用展开了深入讨论，分享了前沿观点与研究经验，现场气氛热烈。与会师生表示受益匪浅，对液体摩擦、湿润性及其超滑特性有了更深入的理解和认识，期待通过后续合作进一步拓展该研究领域。最后，由毛雪瑞教授代表北京理工大学向Glen McHale院士颁发了纪念证书，并对所有参与者表示衷心感谢。

我校师生踊跃提问

毛雪瑞教授代表北京理工大学向Glen McHale院士颁发纪念证书

报告人介绍：

Glen McHale 院士，英国物理学会会士 (FInstP)，英国皇家学会工艺院院士 (FRSA)，高等教育学会会士(FHEA)，国际电气与电子工程师协会高级会员 (SMIEEE) 。现任英国爱丁堡大学界面科学与工程系主任，曾任英国诺森比亚大学副校长兼工程与环境学部执行院长，并长期担任英国工程与自然科学研究理事会 (EPSRC) 重大科研项目首席科学家。其研究聚焦智能材料和表面、界面科学与工程，在相关领域发表论文200余篇，被引用18000多次，成果发表在 Nature Communications、Nature Photonics、Annual Review of Fluid Mechanics、Science Advances、Physical Review Letters 等刊物。他主导策划了科普展览“自然雨衣”，该展览曾在 Royal Society Summer Science Exhibition、 Times Cheltenham Science Festival and Techfest (Mumbai, India) 展出，受到广泛关注。