超撥水
昆虫の体表面や植物体表面は、生育に付随する器官成長で、極めて凹凸の多い面を得ているものがある。例えば蚊の目は超撥水性をもつことが知られている。植物体の地上部においては、専ら表面にクチクラ(ワックス層)が存在し、水を撥水するとともに、植物体からの蒸散を抑制しているが、特に表面形状が特殊で高い撥水性能を発揮しているものもある。例えばハスやサトイモである。これらはロータス効果とよばれ、自然界における超撥水性の発現例として著名である。他には、バラの花弁は超撥水性を持つとともに、撥水した水滴を保持する性質があることも知られている。
アメンボの脚は超撥水性をもつといわれる。但し、脚の先端部がフロートとして働くとの主張もある
ロータス効果の模式図
単なる平坦な面より、凹凸のある表面の方が、高い撥水性を得る上で有利である。このことを以下に説明する。
1805年、トマス・ヤングは濡れ現象の式を以下のように定義した。
γ S G = γ S L + γ L G cos  θ {\displaystyle \gamma _{SG}\ =\gamma _{SL}+\gamma _{LG}\cos {\theta }}
ここで
γ S G {\displaystyle \gamma _{SG}\ } = 固体と気体間にはたらく張力 γ S L {\displaystyle \gamma _{SL}\ } = 固体と液体間にはたらく張力 γ L G {\displaystyle \gamma _{LG}\ } = 液体と気体間にはたらく張力 θ {\displaystyle {\theta }} c = 接触角
このように、3相相互の張力が求めれば、接触角を算出することができるし、逆に接触角を利用して張力を算出することもできる。
水と面が接する面積が増加すると、以下のような撥水と接触角の理論が適用できるようになる。これが、凹凸のある面で撥水性が高まる理由である。
面の粗さの比較的少ない面(凹面にくまなく液面が接するような面)における接触角 θW* はWenzel(ウェンゼル)が以下の式で近似できるとした。