Hydrophilie ist die Neigung einer Oberfläche, nass zu werden oder Wasser aufzunehmen. Allgemein gesagt, wenn eine Oberfläche hydrophil ist, gehen die Wassermoleküle Bindungen mit den Molekülen der Oberfläche ein. Ein Material ist nicht notwendigerweise entweder vollständig hydrophil oder hydrophob, da diese beiden Tendenzen zwei Enden eines Spektrums sind und ein Material irgendwo entlang dieses Spektrums fallen kann.
Auf einer hydrophilen Oberfläche werden die Bindungen zwischen Wassermolekülen leicht aufgebrochen, und Wassermoleküle können sich an die Moleküle in der hydrophilen Oberfläche binden. Die Bindungen zwischen dem einzelnen Sauerstoffatom und den beiden Wasserstoffatomen in einem einzelnen Wassermolekül werden nicht gebrochen, wohl aber die schwächeren Bindungen, die zwischen Wasserstoffatomen in verschiedenen Wassermolekülen auftreten. Sobald diese Bindungen aufgebrochen sind, können die Moleküle in der hydrophilen Oberfläche Bindungen mit den Wasserstoffatomen der Wassermoleküle eingehen. Hydrophobe Oberflächen hingegen binden sich nicht leicht mit Wassermolekülen, wodurch das Wasser an sich selbst gebunden bleibt und Tröpfchen erzeugt.
Nachdem sich Wassermoleküle mit einer hydrophilen Oberfläche verbunden haben, wird die Oberfläche als nass bezeichnet. Nachdem das Wasser auf molekularer Ebene aufgenommen wurde, kann es durch Verdunstung aus der anderen molekularen Struktur entfernt werden. Einfach ausgedrückt trocknen die meisten hydrophilen Oberflächen bei warmen, trockenen Bedingungen und einer gewissen Zeit aus, wenn das flüssige Wasser verdunstet und in die Luft entweicht.
Obwohl es Methoden zur Bestimmung der Hydrophilie gibt, die genaue mathematische Formeln verwenden, ist es auch möglich, mit ein paar einfachen Beobachtungen grob zu bestimmen, wie leicht eine Oberfläche Wasser aufnimmt. Bleiben auf der Oberfläche Wassertröpfchen zurück, die bei Neigung der Oberfläche zum Boden leicht abperlen, gilt das Material als besonders hydrophob. Wenn andererseits Wasser in die Oberfläche aufgenommen wird und diese Oberfläche nass wird, ist sie hydrophil.
In den meisten Fällen bezieht sich Hydrophilie darauf, wie leicht eine Oberfläche mit Wassermolekülen reagiert. Es ist auch möglich, die Hydrophilie einer Oberfläche zu messen, wenn diese mit anderen Flüssigkeiten in Kontakt kommt. Bei der Untersuchung des Verhaltens einer Oberfläche mit verschiedenen Flüssigkeiten wird ihre Hydrophilie für eine Flüssigkeit nicht unbedingt durch ihr Verhalten mit einer anderen Flüssigkeit vorhergesagt. Zu verstehen, wie hydrophil eine Oberfläche ist, kann Ingenieuren dabei helfen, Materialien zu entwickeln, die die richtige Menge an Hydrophilie für ihre beabsichtigte Verwendung aufweisen.