生活中的水有一个神奇的现象：一杯装满水的玻璃杯，里面可以放入许多回形针而水不会溢出；轻轻放在水面上，可以漂浮不沉；水黾在池塘中行走而不会下沉。这些现象背后都隐藏着水的表面张力的奥秘。
**01 表面张力的微观解释**
表面张力是液体表面收缩的一种力，源于液体表面层分子之间的相互吸引。这种吸引力源于分子间的范德华力，这种力既有吸引力也有排斥力。当液体处于不受外力的平衡状态时，分子间的吸引力和排斥力是相等的。在液体的表面层，由于分子比较稀疏，分子间的距离大于平衡距离R0，因此分子间的作用表现为相互吸引，这就是表面张力的来源。
**图说分子间力与分子距离的关系**：液体内部的分子间距离在R0左右，分子间力为零。而液体表面的分子由于较为稀疏，相互之间存在吸引力。
表面张力的方向是沿着液体表面切向的。想象一下荷叶上的液体，如果在液体表面任意画一条法线，线两侧的液体之间会有引力，这种引力使液体表面紧绷，形成表面张力。
**02 浸润与不浸润**
液体与固面接触时，会有附着力与液体的表面张力相互作用。当附着力大于液体的表面张力时，液体会被固面吸引，表现为浸润。相反，当附着力小于液体的表面张力时，液体会被内部液体吸回，表现为不浸润。
图4展示了半个液滴的受力情况，液滴的表面张力通过内部压力差来平衡。当液滴受到浸润时，会呈现特定的现象（如图5(a)），而当受到不浸润时，则呈现另一种现象（如图5(b)）。
**03 水黾能在水上自由行走的原因**
水黾能在水上行走，这归功于水的表面张力和其特殊的腿部结构。水黾的腿部具有特殊的微纳米结构，可以有效地吸附空气，形成稳定的气膜，阻止水滴的浸润。当水黾行走时，其重力与所受到的表面张力达到平衡。这种超疏水特性使得水黾得以在水面上自由行走。