摩擦、磨损多发生在固体表面层，所以研究表面层的物理化学性质很重要。

1．表面（界面）自由能

固体表面层的性质与固体内部的不一样。以裸露在空气中的固体表面为例（图3-13），固体中分子A处于同类分子的包围中，周围分子对它的引力所有方向都是相等的。它处于均匀力场中，作用在其上的合力为零。在表面上的分子B的上方裸露在空气中，固体分子和空气分子对它施加的引力不相等，热水泵 所以，分子B处于不均匀的力场中，它受到一个垂直于固体表面的指向固体内部的引力。要把分子A从内部移到表面，就必须克服这一引力而对分子A作功。根据功能定理，对分子所作的功可转变为分子的势能。这种属于表面势能的总和称为固体与空气相接触时固体表面自由能。单位面积上的表面（界面）自由能称为比表面能，用表示，单位是J/m=N·m/m2=N/m。表面上的分子在指向内部引力的作用下有从表面进入内部的趋势，使表面积尽量缩小，结果在表面切向产生表面张力。表面张力的单位和比表面能单位相同，为N/m。

2．固体表面的湿润性、物质的内聚功和吸附功

湿润现象是一种常见的现象。例如水滴在玻璃上（图3-14a）形成凸镜的形状；水滴在石蜡或石墨表面，水就不能铺展而形成扁球状（图3-14b）。液体在固体表面的湿润程度用接触角θ来衡量。