什么叫界面？界面是兩種具有不同性質的相之間的邊界，其性質的精確表征在解釋自然現(xiàn)象和改造人類社會過程中值得關注。界面是指兩種具有不同性質的相之間的邊界。嚴格來說，兩相之間的邊界并非一個簡單的二維界面，而是一個相互滲透、性質逐漸變化的三維界面區(qū)。盡管界面層的厚度通常只有幾納米，但它在實際中呈現(xiàn)出復雜的三維結構。與體相不同，界面處的物質具有獨特的物理化學特性，這些界面性質決定了界面上各類分子和原子的行為，進而影響系統(tǒng)的整體性能。

界面性質在自然界和日常生活中都扮演著重要角色。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，植物能夠通過根莖吸收土壤中的水和養(yǎng)分。一些植物和動物為了適應極端環(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(nóng)業(yè)領域，植物表面的潤濕性以及液體農(nóng)藥的界面張力會影響農(nóng)藥的使用效率；在油氣開采及CCUS過程中，界面張力對油氣采收率以及CO2利用封存效率作用顯著；在化妝品和藥物開發(fā)中，界面性質決定了乳化劑的效果；在材料科學中，則影響涂層和膠粘劑的粘附性能。

此外，界面性質還在食品加工、環(huán)保技術和能源存儲等領域起關鍵作用，直接關系到產(chǎn)品的質量和生產(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）盡管界面性質在科學研究和工業(yè)應用中具有至關重要的作用，其測定過程一直面臨著流程不規(guī)范、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定以及結果不一致等挑戰(zhàn)。近期，北京大學地球與空間科學學院能源研究院章凱強團隊提出了一套通過表征動態(tài)懸滴精確測量界面性質的標準化實驗測量方法，從實驗設計、材料準備、儀器校準、數(shù)據(jù)分析、不確定度分析到常見問題的排查與解析，提供了系統(tǒng)的解決方案。

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

北京大學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院J.P.Martin Trusler教授與中國科學院院士、北京大學金之鈞教授。本研究得到了國家自然科學基金面上項目（No.42372151）、優(yōu)秀青年科學基金項目（海外）、博士后國際交流計劃引進項目（No.YJ20220022）和博士后科學基金面上項目（No.2023M740048）以及北京大學鄂爾多斯能源研究院聯(lián)合資助。