仿荷叶超疏水高分子材料

文献综述

引言：

荷花（nelumbo nucifera）被认为是纯洁的象征，这一说法源

于荷叶所具有的独特的“荷叶效应”：水滴能在荷叶表面自由地滚落，同时带走其表面的灰尘和杂质。荷叶的这种自清洁效应与荷叶表面的超疏水性有着密切联系；w. barthlott等通过对荷叶表面结构的观

察和分析，揭示了荷叶表面的微米和纳米级的结构是导致超疏水性以及自清洁效应的关键。这一发现对于仿生学有着重要的意义：通过模仿荷叶的表面结构，人们可以制备出人造超疏水表面，并由此衍生出大量的实际应用，如建筑表面的防水防尘，衣物的防污等。

尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。

为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性呢？对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形

状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。自然界里具有“自清洁”能力的植物除了荷叶之外，还有水稻、芋头之类的植物以及鸟类的羽毛。这种“自清洁”效应除了保持表面的清洁外，对于防止病原体的入侵还有特别的意义。因为即使有病原体到了叶面上，一沾水也就被冲走了。所以象荷花这样的植物即使生长在很“脏”的环境中也不容易生病，很重要的原因就是这种自清洁能力。

利用纳米/微米复模成型的方法,制备了荷叶表面微乳突清洁功能引起人们极大的研究兴趣,这种自清洁功能源自于表面形貌与低表面能物质的共同作用。目前,已用不少方法来制备仿荷叶表面状疏水结构的聚乙烯醇(PVA)和聚苯乙烯(PS)阴模模具,并利用阴模复模成型在聚二甲基硅烷(PDMS)表面制备了类荷叶的表面结构。扫描电子显微镜(SEM)的观察表明PDMS材料表面上制得的类荷叶结构与荷叶表面的微乳突结构有较好的一致性,而PVA阴模在保持微观结构上更有优势。通过对水滴在PDMS材料表面接触角的测量,证明了在制备有类荷叶表面结构的PDMS材料表面上,水滴的接触角可以得到显著提高。浸润性是固体表面的重要特征之一，它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。超疏水性表面是指水在固体表面的接触角大于150°的表面。构建超疏水性纳米结构表面在表面化学和材料化学等基础研究及工农业生产中都有着极其重要的研究意义及非常广阔的

应用前景。本论文中，采用简单方法成功制备了类“壁虎的脚”的对水滴具有高粘滞力的超疏水性纳米界面材料以及类“菜花”状的对水滴具有低粘滞力的超疏水性纳米界面材料。研究表明，纳米结构及微米－纳米复合结构对超疏水性及超疏水性表面与水滴之间的粘滞性有着重要的影响。 1．采用模板覆盖法，首次制备了对水滴具有高粘滞力的超疏水性阵列聚苯乙烯(PS)纳米管膜。研究表明，该 PS 纳米管膜表面具有超疏水性，与水的接触角可高达162.0°，且水滴在阵列PS 纳米管膜表面不滚动，对水滴具有高的粘滞力。测量了水滴与固体表面之间的粘滞力，与其他超疏水表面相比，阵列 PS 纳米管对水滴具有很高的粘滞力。这种类似于“壁虎的脚”性能的具有高粘滞力的超疏水性纳米界面材料，将在无损失液体的传输 I WP=122 中文摘要和微量液体的测试方面具有广泛的应用前景。2．利用模板覆盖方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）纳米棒膜，该膜表面在没有任何低表面能物质修饰时即具有超疏水性，与水的接触角高达152.0°。研究表明，PMMA 纳米棒膜表面的空气对超疏水性引起了重要的作用。 3．利用激光刻蚀的方法制备了类“菜花”状的具有低粘滞力的超疏水性微米-纳米复合结构聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜。该复合膜表面具有超疏水性，与水的接触角高达165.2°，且滚动角（5°）非常低。对粗糙PDMS 膜表面与水滴之间的粘滞力的测量研究表明，该膜与水之间的粘滞力非常小，和平滑 PDMS 膜与水滴之间的粘滞力相比，其粘滞力大大减少。超疏水性 PDMS 表面对水滴具有低粘滞力，是由于材料本身的低表面能性能与其表面的

微米-纳米分级结构共同作用的结果。 4．从超疏水性的印章角度出发，首次利用软模板印刷的方法，以微米- 纳米复合结构的PDMS 为软模板，在聚苯乙烯表面上成功制备了同样具有微米－纳米复合结构的超疏水性表面，与水的接触角高达161.2°。软模板印章的方法可以用在其他热塑性聚合物如聚丙烯﹑聚甲基丙烯酸甲酯﹑聚碳酸酯等上，是一种简单有效地制备超疏水性材料的方法。

超疏水表面在工农业生产和人们的日常生活中都有着极其广阔的应用前景。荷叶的“自清洁”功能启发了人们将超疏水表面应用到日常的自清洁技术中。例如：它可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等。如果建筑物的外墙、露天的广告牌等表面像荷叶一样，就可以保持清洁。船只等在水面航行时需要消耗很多的能源来克服行进中的摩擦阻力，对于水下航行体如潜艇等甚至可达到80%；而对于运输管道如输油（水）管道，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。随着微机电的发展, 机构尺度越来越小，固液界面中的摩擦力相对越来越大,如微通道流等摩擦阻力问题已成为相关器件发展的一个重要的制约因素。因此尽量减少表面摩擦阻力是提高航速和节约能源的主要途径。近年来利用超疏水表面减阻的研究越来越受研究者的重视。如利用超疏水硅表面进行减阻研究中发现，减阻可达30%-40%。利用改性硅橡胶和聚氨酯树脂为主，添加低表面能无机填料或有机填料，在制成的双组分涂料的疏水表面减阻的实验中发现，在相对较低的流速时，其最大表面减阻可达30%，但随着流速的增加这种减阻效果下降，原因归于表面粗糙度的影响。目前，有关这方面

的研究有待进一步深入。

有关超疏水性表面的研究近几年有较多的报道，成为各学科发展的热点之一。但目前有关超疏水表面的制备方法的种类并不多,且过于依赖精密的仪器设备和复杂的化学物质，可供使用的基底还有限，不能够规模化生产。另外，对仿生超疏水性表面的结构与疏水性之间的关系以及动力学还没有系统研究。因此，今后的研究将在以下几个方面进行：实现在广泛的工程材料表面的超疏水性；发展制备超疏水性表面的有效方法；扩展超疏水性表面的应用领域。

参考文献：

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2001(05)

12.学位论文超疏水及微图案化表面制作及应用2007

高分子091

陈志瀚

200911024119

功能高分子材料

《功能高分子材料》复习 1、说明离子交换树脂的类型及作用机理？试述离子交换树脂的主要用途。类型与作用机理：（1）离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。能解离出阳离子、并能与外来阳离子进行交换的树脂被称作阳离子交换树脂；能解离出阴离子、并能与外来阴离子进行交换的树脂被称作阴离子交换树脂。（2）按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。（3）氧化还原树脂。指带有能与周围活性物质进行电子交换、发生氧化还原反应的一类树脂。在交换过程中，树脂失去电子，由原来的还原形式转变为氧化形式，而周围的物质被还原。（4）两性树脂。两性树脂中的两种功能基团是以共价键连接在树脂骨架上的，互相靠得较近，呈中和状态。但遇到溶液中的离子时，却能起交换作用。树脂使用后，只需大量的水淋洗即可再生，恢复到树脂原来的形式。（5）热再生树脂。在同一树脂骨架中带有弱酸性和弱碱性离子交换基团。（6）螯合树脂。用途：（1）水处理。水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。（2）冶金工业。离子交换是冶金工业的重要单元操作之一，离子交换树脂还可用于选矿。（3）原子能工业。利用离子交换树脂对核燃料进行分离、提纯、精制、回收等。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。（4）海洋资源利用。利用离子交换树脂，可从许多海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料。（5）化学工业。离子交换树脂普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯，浓缩和回收等。离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率。（6）食品工业。离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。（7）医药卫生。离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用。（8）环境保护。离子交换树脂在废水，废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用。

高吸水性高分子材料

高吸水性高分子材料具有选择分离功能的高分子材料*、高吸水性高分子材料、离子交换树脂*功能高分子材料：指在高分子链上接上带有某种功能的宫能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料。几种功能高分子材料的应用:（）高吸水性材料亲水性高聚物（分子链带有许多亲水原子团）旱地种植、改良土壤、改造沙漠、尿不湿等**强吸水能力的功能高分子材料：如无土栽培、改良土壤、改造沙漠等。保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害反复吸水、释水“微型水库”。同时它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。 **聚丙烯腈水解物将聚丙烯腈用碱性化合物水解再经交联剂交联即得高吸水性树脂。如将废晴纶丝水解后用氢氧化钠交联的产物即为此类。由于氰基的水解不易彻底产品中亲水基团含量较低故这类产品的吸水倍率不太高一般在～倍左右。高吸水性树脂*《时代周刊》评出世纪最伟大的项发明其中“尿不湿”榜上有名为什么“尿不湿”能评为世纪最伟大的项发明呢最初是为谁专门设计的呢？*美国在上世纪六十年代初航天事业崛起如何解

决宇航员的排尿问题迫在眉睫华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人后来他被誉为美国“太空服之父”。美国从起甄选的位宇航员合影太空服之父唐鑫源*“神舟”系列上天的航天员都使用了“尿不湿”航天员专用“尿不湿”克能吸收约克水吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿”*“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用还有供特殊成人使用的更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达以保护公共卫生。资料显示：年英国一次性尿布销售利润达亿英镑。设想一下我们中国这样一个人口大国利润有多么惊人！*吸水前吸水后尿不湿吸水前后的变化*你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠)聚丙烯酸钠如何合成？CH=CHCOOHCH=CHCOONa加交联剂得网状结构*吸水机理基于高分子电解质的离子网络理论：在高分子电解质的立体网络构造的分子间存在可移动的离子对由于显示高分子电解质电荷吸引力强弱的可移动离子浓度在高吸水性树脂的内侧比外侧高即产生渗透压。渗透压及水和高分子电解质之间的亲和力产生了异常的吸水现象。 *实例：含羧酸钠盐的高吸水性树脂在未接触水时是固态网络与水接触后亲水基与水作用水渗入树脂内部羧酸基解离成羧酸根和Na,羧

超疏水表面的制备方法及应用的研究进展

超疏水表面的制备方法及应用的研究进展摘要：在材料科学发展日新月异的今天，超疏水表面一直是材料研究的重点，并在军事、工业、民用方面具有极高的应用前景。而润湿性是决定材料疏水性的关键所在，如何降低润湿性是提高材料疏水性的主要手段。本文简单介绍了表面润湿性的基本理论，综述了超疏水表面的制备方法，及其相关应用的研究进展。关键词：超疏水表面;润湿性;微/纳米结构 1.引言在自然界中，许多生物都有着特殊的表面结构，而其中植物叶片的表面结构因其特殊的性质引起了人们极高的兴趣。而在植物叶片中，荷叶叶片上表面的特殊性质又极为明显，荷叶的表面不均匀且大量地分布着平均直径在5~9微米的乳突，而乳突又是由许多的平均直径在121.1~127.5纳米的纳米分支结构组成。除此之外，我们还可以发现在荷叶的下一层表面中还存在着纳米级的蜡晶。通过蜡晶结构与乳突组成的微纳结构，成功地减少了叶面与液体的接触面积。与此同时，通过微纳结构，荷叶也减少了与脏污的接触，便于脏污被带走，这就是荷叶叶片所表现出的自清洁性。而溯其根本，自清洁性又是超疏水性的一个表现。自然界中还有很多动植物的表面有超疏水的性质，例如在水面自由移动的水蛭。为了这些动植物的研究，是人们对于超疏水表面的认识更加深入，这对于制备功能材料具有很好的意义。润湿性是影响超疏水性质的关键，是指某种液体在一个平面上的延展，覆盖的能力。假设有一液面铺展在一平面上，气、液、固三种物质接触于同一点处。气-液界面的切线与固-液接触面的夹角为θ，称θ为接触角。为了方便判定，通常以水与固体表面的接触角θ的大小来判断润湿性，并区分亲疏水表面。当θ大于150?时，该表面被称为超疏水表面；当θ大于90°时，被称为疏水表面；当θ 小于90°时，被称为亲水表面；当θ小于10°时，被称为超亲水表面。其中，90° 作为亲水与疏水的分界。假设有一理想的平滑均匀平面，没有任何粗糙介质，则表面接触角θ满足杨氏方程：图1两种粗糙表面的润湿模型：Wenzel模型和Cassie模型近年来，由于超疏水表面在日常生活中及工业生产等方面有极高的价值，超疏水表面的制备及相关应用研究日益增多，本文主要综述超疏水表面的制备方法与其相关应用。 2超疏水表面的制备方法固体表面的润湿性主要由两个因素决定：表面的粗糙程度和表面能。目前常见的制备方法有刻蚀法、模版法、气相沉积法、电纺法、溶胶-凝胶法、机械拉伸、相分离法等等。但以这种方法分类并不能准确而直观的表明其制备方法的本质依据。根据润湿性的影响因素，制备方法可大致分三类：赋予低表面能物质表面适当的粗糙结构，对粗糙表面进行表面改性以降低表面能和降低表面能同时增加粗糙程度。 2.1赋予低表面能物质粗糙结构赋予低表面能物质粗糙结构大致而言，就是在低表面能物质表面构造微观结构，这种方法制备的超疏水表面具有可控性强、稳定性好的性质。

水溶性粘结剂

铸造用水溶性高分子粘结剂的研究与应用济南鲁源铸造材料有限公司李涛摘要：水溶性高分子粘结剂具有较好的溶解性、优良的成膜性及粘合性，通过用国际上先进的物理、化学等方法对天然的水溶性高分子材料进行复合改性，满足铸造用型芯粘结剂的基本要求，且具有干强度高、蠕变性小，环保节能等优点，是一种理想的无公害铸造粘结剂。关键词：水溶性高分子改性制芯一、前言水溶性高分子粘结剂因其含有亲水基团，具有很好的粘合性、成膜性、分散性等，在化学粘结剂、水处理、化学助剂等行业日益扩大。自80年代起，以α-淀粉为主的水溶性粘结材料，因其具有制备工艺简单，生产成本低廉，用于制芯具有干强度高、蠕变性小、溃散性好、旧砂复用性好等特点，特别是操作过程中清洁、节能和浇注过程中几无有害气体产生的优点，即引起铸造界的广泛关注。但由于α-淀粉用于制芯存在吸湿性强、高温强度低、比强度低等缺陷，一定程度地限制了其推广应用。济南鲁源铸造材料有限公司在多年来潜心研究充分满足型芯性能要求的淀粉类粘结材料的基础上，结合新的水溶性高分子材料加工工艺，通过将β-淀粉等多种水溶性高分子材料先进行物理、化学改性，再进行预糊化处理，并添加多种助剂以改善芯砂性能和型芯性能，成功地开发了新一代环保型制芯用粘结材料LYN型铸造用水溶性高分子粘结剂，并成功地应用于铸造生产中。

二、LYN型水溶性高分子粘结剂复合改性工艺及机理分析 1、改性机理分析：理想的型芯粘结合剂应当具备高的干拉强度、适宜的湿压强度、良好的流动性、低的吸湿性以及良好的溃散性。玉米淀粉支链淀粉高达72%，表观DP分布400-1500，在适当的条件下可与三聚磷酸纳、氯氧化磷等交联剂发生下列反应：淀粉—OH+HO—淀粉交联剂淀粉—O—X—O—淀粉控制磷含量0.07～0.09%，其反应产物磷酸酯淀粉具有一定的疏水特性，且在高温下具有很好的耐热性。将磷酸酯淀粉在一定条件下进行预糊化处理即α化，淀粉显微结构发生较大改变，通过控制其反应程度，成糊粘度、比强度大提高。再将预糊化处理后的磷酸酯淀粉与拒水剂B、抗高温冲刷剂C机械混合，在型芯制作过程中充分反应，拒水剂B可形成一层拒水膜覆盖在淀粉粘结网络上，显著提高其高温强度和拒水性。经过以上处理的水溶性高分子粘结剂基本上具备了型芯粘结剂应具有的性能。 2、试验用材料玉米淀粉（水分≤13%）、三聚磷酸钠、氯氧化磷（交联剂）、拒水剂B、抗高温冲刷剂C 3、试验设备 10kg自制膨化罐 1台 75kg/h挤压机 1台 500kg搅拌罐 1台

超疏水表面的制备方法_石璞

功能高分子学报Journal of Fu nctional Polym ers Vol.21No.22008年6月收稿日期:2008-03-10 基金项目:国家自然科学基金(10672197) 作者简介:石璞(1976-),男,安徽安庆人,讲师,在读博士,研究方向:生物医学材料。E -m ail:s hipu1976@https://www.360docs.net/doc/d28224692.html, 通讯联系人:陈洪,E -mail:ch enh ong cs@https://www.360docs.net/doc/d28224692.html, 综述超疏水表面的制备方法石璞1,3, 陈洪2, 龚惠青3, 袁志庆1, 李福枝3, 刘跃军3 (1.中南大学粉末冶金研究所,长沙410083; 2.中南林业科技大学,长沙410004; 3.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南株洲412008) 摘要: 超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性,是目前功能材料研究的热点之一。其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点。介绍和评述超疏水表面的制备方法, 对该领域的发展方向进行了展望。关键词: 超疏水;表面;制备方法中图分类号: O647 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2008)02-0230-07 Methods to Prepare Superhydrophobic Surface SH I Pu 1,3, CH EN H ong 2, GONG H u-i qing 3, YUAN Zh-i qing 1, LI Fu -zhi 3, LIU Yue -jun 3 (1.Institute o f Pow der M etallurgy ,Central South U niv ersity ,Chang sha 410083,China; 2.Central South University of Forestry and Technology ,Changsha 410004,China; 3.Key Laboratory of New Material and Technology for Package,Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,Hunan,China)Abstract: Superhydr ophobic m aterials have received tremendous attention in recent year s because of its special proper ties such as w ater -proof,ant-i po llution,reduction resistance o f flow ing liquid,etc.It beco mes ho tspo t research in functional m aterial field,and the preparation m ethods to acquir e excellent superhydropho bic surface are key to the r esearch.Repr esentative articles in r ecent years about prepar ation methods are review ed in this article.T he prospect of dev elo pments is proposed. Key words: super hy drophobic;surface;preparation methods 自从Onda 等[1]1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来,超疏水表面引起了研究人员的广泛兴趣。总体说来,目前的研究主要集中在以下几个领域:(1)研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物,为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。高雪峰和江雷[2]、冯琳[3]、郭志光[4~5]等的论文中有详细的描述和精美的电镜照片。(2)使用无机物[6]或在金属表面制备具有超疏水性表面的材料。(3)使用高分子材料制备具有超疏水性的表面。(4)理论研究[7~11],主要是通过构建模型以探讨表面结构状况与接触角或滚动角的关系。关于超疏水表面的基本理论,金美华的博士论文[38]有详细论述。超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备:一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米级粗糙结构;另外一类是用低表面能物质在微米-纳米级粗糙结构上进行修饰处理。其中,制备合适微米-纳米级粗糙结构的方法是相关研究的关键。从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。在此对各种制备方法进行分类评述。 230

功能高分子材料研究进展

功能高分子材料研究进展摘要功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;

中国在超疏水材料研究方面的进展

中国在超疏水材料研究方面的进展分子一班张雷 3013207391 Abstract ：摘要：具有超疏水性、超双疏性等的微纳复合材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用前景，因而也引起科学界的广泛关注。由于固体表面的浸润性决定于其表面的化学组成和表面形貌，因此通过改变固体的表面自由能和表面形貌可以实现对固体材料表面浸润性控制。近些年来，这方面的研究吸引了许多科学家和课题组的注意。可以说，超疏水、超双疏材料的制备正成为一个研究的热点问题。本文在查阅有关文献的基础上，分析中国在超疏水、超双疏材料制备方面的进展。关键词：超疏水、超双疏、表面改性、润湿性

1、背景：表面润湿性是指液体(通常为水)在固体材料表面的铺展能力。它是固体表面的重要性质之一, 许多物理化学过程，如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的润湿性密切相关1。研究表明, 固体表面的润湿性是由其化学组成和微观几何结构共同决的, 定外场如光、电、磁、热等对固体表面的润湿性也有很大的影响2。固体表面的润湿性通常用水滴在其表面上形成的接触角来衡量, 接触角小于9 0°的表面称为亲水表面,大于9 0°的表面称为疏水表面, 而超疏水固体表面是指与水的接触角为1 5 0°以上的表面。自然界中存在很多超疏水表面, 最典型的如以荷叶为代表的多种植物叶子表面(荷叶效应Lotus-effect)、蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀以及水鸟的羽毛等3。受这些自然界中现象的启发，许多课题组都开展了超疏水材料制备方面的研究。 2、超疏水材料制备方法分类： 2.1 模板法：江雷课题组组报道了一种以多孔氧化铝为模板制备超疏水材料的方法2。具体是将一定孔径的氧化铝模板覆盖在聚碳酸酯（PC）膜上，然后加热PC膜将其溶化并将其压入模板的孔内，最后除去模板即可得到纳米棒状的阵列结构。将模板制备成圆筒状重复上述过程可以得到大面积的阵列PC纳米棒。

功能高分子材料讲义

第三章功能高分子材料 3．1 概述功能高分子是高分子化学的一个重要领域，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。 3．1．1 功能高分子材料的概念和分类高分子材料按其使用性能可以分为结构高分子材料和功能高分子材料，结构高分子材料具有较高的比刚度和比强度，可以代替金属作为结构材料，如我们熟知的工程塑料和聚合物基复合材料。对功能高分子材料，目前尚未有明确的定义，一般认为是指

除了具有一定的力学功能之外还具有特定功能（如导电性、光敏性、化学性和生物活性等）的高分子材料，所谓材料的功能，从根本上说，是指向材料输入某种能量，经过材料的传输转换等过程，再向外界输出的一种作用。材料的这种作用与材料分子中具有的特殊功能的基团和分子结构分不开的。请注意，不可将功能高分子和功能高分子材料混为一谈，这两者是有明显区别的。功能高分子材料从组成和结构上可以分为结构型和复合型两大类。结构型功能高分子材料是指在高分子链中具有特定功能基团的高分子材料，这种材料所表现的特定功能是由高分子本身的因素决定的。构成结构型功能高分子材料中的高分子叫功能高分子，而复合型功能高分子材料，是指以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能（如导电、导磁）的其它材料进行复合而制得的功能高分子材料，这种材料的特殊功能不是由高分子本身提供的。功能高分子材料涉及范围广、品种繁多，还未有统一的分类方法，一般按其使用功能来分类，大致可以分为以下几类：（1）化学功能高分子材料主要包括离子交换树脂，高分子催化剂、高分子试剂、螯合树脂、高分子絮凝剂和高吸水性树脂等。

超疏水表面

关于超疏水表面的基本介绍及其制备【摘要】超疏水表面材料具有防水，防污，可减少流体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。其中关于超疏水表面材料性能的研究及其制备是关键，从微观角度对其性能的说明，介绍和评述超疏水的制备方法，并对该领域的发展进行了展望。【引言】尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。自从Onda等1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来，这引起了研究人员的广泛兴趣。总体来说，目前的研究主要集中以下几个领域：1）研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物,为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。2）使用无机物或在金属表面制备具有超疏水性表面的材料。3）使用高分子材料制备具有超疏水性的表面。4）理论研究,主要是通过构建模型以探讨表面结构状况与接触角或滚动角的关系。超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备:一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米纳米级粗糙结构;另外一类是用低表面能物质在微米纳米级粗糙结构上进行修饰处理。其中,制备合适微米纳米级粗糙结构的方法是相关研究的关键。从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。在此对各种制备方法进行分类评述。【超疏水表面特性】根据水在固体表面的浸润程度，固体可以分为亲水性和疏水性，所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。只有拥有较大的接触角（CA＞150和较小的滚动角（SA<10)的表面才是真正意义上的超疏水表面。所谓接触角，就是液滴在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。通过液体-固体-气体接合点中水珠曲线的终点和固体表面的接触点测定出来。滚动角可作为评价表面浸润性的另一指标，指的是一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。滚动角越小，固体表面表现出的疏水性越好。因为地球的重力作用，水滴在倾斜的固体表面有下滑的趋势。随着固体倾斜角的变大，水滴沿斜面方向的下滑分力也在不断增大，当倾斜角增大到某一临界角度时，水滴会从固体表面滑落下来，这时的临界角就是水在此种固体表面的滚动角。滚动角越小，固体表面的超疏水性能越好。接触角三大理论杨氏方程（1805年）

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍水滴待我如初恋

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！一盆水泼向一块金属板，水珠像钢珠一样滚落，金属板仍然干爽；一只船桨浸入水缸，拿出来竟然未带出一滴水珠，就像是从没放进去过一样；一杯水倒在一块经过特殊处理的玻璃板上，水紧紧靠在中央“不越雷池半步”，即使用手搅出来一两滴也立即跑回去……这些违背我们肉眼“常识”的现象，就是“超疏水材料”捣的鬼。这种通过改变材料的表面自由能和表面粗糙度获得的新型材料，灵感来自于自然界中的荷叶。由于其防水、防腐蚀、抗菌的特殊效果，如今已经成为国际热门的研究领域，可以在环保、工业、医疗等各种你想象不到的领域大展身手。一、超疏水简介超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。超疏水技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展，给超疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。超疏水材料的研究以诗句“出淤泥而不染，灌清涟而不妖”为契机，以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象，荷花表面覆盖的天然

超疏水薄膜，使得水滴聚集成股，顺势流下，冲刷着荷叶表面的淤泥，营造了出淤泥而不染的状态。因此荷叶在雨后会变得一尘不染，这种现象在生活中很常见，我们称之为“荷叶效应”。二、超疏水现象荷叶效应--超疏水性原理为什么“粗糙”表面能产生超疏水性呢?对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”。而一般疏水表面的接触角仅大于90度。三、自然界中的超疏水现象1999年，Barthlott和Neihuis认为：自清洁的特征是由于粗糙表面上的微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共通引起的；乳突的平均直径为5~9um。荷叶表面的微/纳米复合结构2002年，江雷等提出微米结构下面还存在纳米结构，二者相结合的阶层结构才是引起表面超疏水的根本原因。单个乳突由平均直径为120nm结构分支组成。超疏水各向异性的水稻叶子水稻叶表面存在滚动的各向异性，水滴更容易沿着平行叶边缘的方向流动。超疏水的蝉翼表面蝉翼表面由规则排列的纳米柱状结构组成，纳米柱的直

功能高分子材料

上海大学2015～2016学年冬季学期研究生课程报告课程名称：功能高分子材料课程编号：11S009005 论文题目:TPU防水透湿薄膜的研究进展研究生姓名: 汪胜学号: 15722180 论文评语: 成绩: 任课教师: 陈捷贾少晋评阅日期:

TPU防水透湿薄膜的研究进展汪胜（上海大学环境与化学工程学院，上海200444）摘要：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种应用范围非常广的聚氨酯材料，兼具橡胶和塑料的特性，已经被广泛应用于汽车、鞋材、服饰、医疗、电线电缆、薄膜及薄板、胶黏剂等。其中，热塑性聚氨酯在服装行业中的应用是它可以制成薄膜贴附在织物上以提供给使用者更好的防护性、舒适感和美感。文在国内外文献的基础上，总结了近几年TPU防水透湿薄膜的制备与研究进展，以期为今后的TPU防水透湿薄膜的制备和应用发展提供参考。关键词：热塑性聚氨酯弹性体；聚氨酯材料；TPU防水透湿薄膜；橡胶和塑料 The Research ProgressofTPU waterproof moisturepermeable membrane products Sheng Wang (School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China) Abstract: Thermoplasticpolyurethaneelastomer (TPU)whichischaracteristicofrubberandplastic's, cl othing, medical, wireare applied widely to the field of automotive, shoes, clothing, medical, wire and cable, thin film and sheet, adhesive composition ect. Among them,the application of thermoplastic polyurethane in the clothing industry is that it can be made into a film attached to the fabric in order to provide users with better protection, comfort and beauty.This paper, on the basis of the literature at home and abroad, summarizes preparation and research of TPU waterproof moisture permeable membrane, and also provides the reference the TPU waterproof moisture permeable membrane preparation and research in the future. Key word:thermoplasticpolyurethane elastomer; polyurethane materials; TPU waterproof moisture permeable membrane; rubber and plastic

高吸水性高分子材料

高吸水性高分子材料高材091 姚丽琴高吸水性高分子材料主要指高吸水性树脂，又称超级吸水剂。它与日常生活中的一些其他的吸水剂，如：聚氨酯海绵、棉花、手纸等高分子材料不同，日常生活中的吸水剂能吸收水分最高可达自身重量的20倍，而我们这里所要介绍的超级吸水剂，是指其吸水能力至少超过自身重量说数百倍的特殊性树脂，能够表现出超强的吸水能力。高吸水性树脂从其原料角度出发主要分为两类，即天然高分子改性高吸水性树脂和全合成高吸水性树脂。前者是指对淀粉、纤维素、甲壳质等天然高分子进行结构改造得到的高吸水性材料。其特点是生产成本低、材料来源广泛、吸水能力强，而且产品具有生物降解性，不造成二次环境污染，适合作为一次性使用产品。但是产品的机械强度低，热稳定性差，特别是吸水后性能较差，不能应用到诸如吸水性纤维、织物、薄膜等场合。淀粉和纤维是具有多糖结构的高聚物，最显著的特点是分子中具有大量羟基作为亲水基团，经过结构改造后还可以引入大量离子化基团，增加吸水性能。后者主要指对聚丙烯酸或聚丙烯腈等人工合成水溶性聚合物进行交联改造，使其具有高吸水树脂的性质。特点是结构清晰、质量稳定、可以进行大工业化生产，特别是吸水后机械强度较高，热稳定性好。但是生产成本较高，而吸水率偏低。在材料的外形结构上来说，目前已经有粉末型、颗粒型、薄膜型、纤维型等高吸水性产品，其中纤维型和薄膜型材料具有使用方便，便于在特殊场合使用的特点。高吸水性树脂由于采用原料不同，制备方法各

异，产品牌号繁多，单从产品名称上不易判断其结构归属。高吸水性高分子材料之所以能够吸收高于自身重量数百倍，甚至上千倍的水分，其特殊结构特征起到了决定性的作用。作为高吸水性树脂从化学结构上来说主要具有以下的特点： 1）树脂分子中具有强亲水基团，如羟基、羧基等。这类聚合物分子都能够与水分子形成氢键，因此对水有很高的亲和性，与水接触后可以迅速吸收并被水所溶胀。 2）树脂具有交联结构，这样才能在与水相互作用时不被溶解成溶液。 3）聚合物内部应该具有浓度较高的离子性基团，大量离子性基团的存在可以保证体系内部具有较高的离子浓度，从而在体系内外形成较高的指向体系内部的渗透压，在此渗透压作用下，环境中的水具有向体系内部扩散的趋势，因此，较高的离子性基团浓度将保证吸水能力的提高。 4）聚合物应该具有较高的分子量，分子量增加，吸水后的机械强度增加，同时吸水能力也可以提高。高吸水性树脂的性能高吸水性树脂作为一种功能材料应用，其应用领域不同，对它的性能也有各种各样的要求。高吸水性树脂主要有以下几项性能： 1）吸水性高吸水性树脂的吸水性可从两个方面反映：一是其吸水溶胀的能力，以吸水率表示，目前报道的最大吸水率是5000 倍;另一个是其保水性。其吸水能力不仅决定于聚合物的组成，结构，形态，分子量，交联度等内在因素，外界条件对其影响也很大.高吸水性树脂吸水性的测定方法很多,有筛网法，茶袋

超疏水材料研究进展

超疏水材料研究进展摘要: 本文介绍了超疏水材料的性质、应用、转变、制备以及存在的问题等。详细介绍了超疏水材料在流体减阻中、抗腐蚀中、建筑防污耐水等领域内、微流体控制方面的应用和常用的几种制备方法。关键词:超疏水材料；超疏水应用；制备 1 引言近年来，超疏水材料引起了人们的普遍关注。所谓超疏水材料，就是指水在材料平面上的接触角大于150°的材料。超疏水材料的特性最初是在荷叶上发现的，荷叶表面的超疏水特性赋予了它们非常好的自清洁效应，污染物很容易被水滴带走[1]。有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代，因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景，研究工作备受各国重视。固体表面的润湿性是由其化学组成和表面微观结构共同决定的。目前，通过对荷叶表面自洁性的仿生研究表明，因其层级微、纳米结合的双微观结构和覆盖在上面的低表面能物质的协同效应而表现出完美的疏水性[2]。人们通常用液体在材料表面的接触角来表征材料表面的润湿性。按照水滴在材料表面接触角大小的不同，我们可以将材料进行如下分类当接触角小于90o时，我们认为这种材料是亲水材料；如果水滴在材料表面的接触角小于5o，那么这种材料是超亲水材料，例如经浓硫酸和双氧水（体积比为7：3）处理过的硅片，水滴在它的上面会立刻铺展开，展示出超亲水的性质；当材料表面接触角大于90o时，我们认为这种材料是疏水材料；如果材料的表面接触角大于150o那么我们认为这种材料是超疏水材料，例如我们前面所提到的荷叶，水滴在其表面的接触角大于150o，不能稳定停留，极易滑落，因而造就了它“出淤泥而不染”的性质。如图1所示，（a）为亲水，（b）为疏水。 (a) (b) 图1 接触角示意图

水溶性高分子简介

水溶性高分子简介摘要：本文介绍了水溶性高分子的分类，物理性能，制造以及未来的发展前景。关键词：水溶性高分子聚乙烯醇聚乙二醇引言水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。是一种亲水性的高分子材料，在水中能够溶解或溶胀而形成溶液或分散液。在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。亲水基团通常可分为三类：①阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；②阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；③极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。这些集团不但使得高分子有亲水性，而且还带来很多宝贵的性能，如粘合性，成膜性，润滑性，分散性，减磨性等等。 1水溶性高分子的分类 1.1天然水溶性高分子。以天然动植物为原料，通过物理过程或者物理化学的方法提取而成。最常见的如淀粉类、纤维素、植物胶、动物胶等。天然高分子虽然受到合成高分子的不断冲击，产量逐渐下降，但是仍然有很大一部分市场被其牢牢统治着。 1.2改性天然高分子。主要有改性纤维素和改性淀粉两大类。如羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素等。这类高分子兼有天然高分子和合成高分子的优点，拥有广泛的市场，因此产量很大。 1.3合成高分子。合成高分子材料分为聚合类和缩合类两类，如聚丙烯酰胺（PAM）、水解聚丙烯酰胺（HPAM））、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。按大分子链连接的水化基团分为：非离子型和离子型。按荷电性质分为：非离子、阳离子、阴离子和两性离子高分子，其中后三类为聚电解质。按基团间是否存在较强的非共价键联结又分为缔合聚合物和非缔合聚合物。 2水溶性高分子的物理性能 2.1溶解性溶解性是达到平衡的溶液便不能容纳更多的溶质，在特殊条件下，溶液中溶解的溶质会比正常情多，这时它便成为过饱和溶液。每份溶剂所能溶解的溶质的最大值就是“溶质在这种溶剂的溶解度”。为了提高水溶性，一是在分子中引入足够的亲水基团到大分子上面变为水溶性高分子。二是降低聚合物的结晶度。三是利用聚电解质的反离子力作用促进溶解。

功能高分子材料

种类繁多的功能高分子材料功能高分子材料目前尚无严格的定义。一般认为，是指除了具有一定的力学性能之外，还具有某些特定功能（如化学性、导电性、磁性、光敏性、生物活性等）的高分子材料。或者理解为是一种当受到外部刺激时，能通过化学或物理方法做出响应的材料。材料的性能是指材料对外部作用的抵抗特性。而功能是指向材料输入某种能量和信息，经过材料的储存、传输或转换等过程，再向外输出的一种特性。按照功能高分子材料的组成和结构，可将其分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料。按照来源又可分为天然功能高分子材料、半合成功能高分子材料和合成功能高分子材料。通常对于功能高分子材料是按照功能和应用特点进行分类。据此大致可将功能高分子材料分为化学、光、电、磁、热、声、机械、生物等八大类。（1）聚苯乙烯型吸附树脂80%以上的吸附树脂是聚苯乙烯型的吸附树脂，它们主要是以苯乙烯为主要的合成单体，以二乙烯苯作为交联单体制备的。聚苯乙烯是最早工业化的塑料品种之一，其苯环上的邻、对位具有一定的活性，便于和其他的化合物反应，引入其他的化学基团，实现对聚苯乙烯的改性，同时将之作为吸附树脂使用时，为了提高其稳定性，还需对其进行一定的交联。聚苯乙烯的主要缺点在于，机械强度不够高，抗冲击性和耐热性较差。

在水溶液中悬浮聚合得到的聚苯乙烯型吸附树脂其外观是白色或浅黄色，直径不同的多孔球粒。通过选择不同的引发剂，苯乙烯可以实现光引发、热引发聚合，利用所加入的交联剂如二乙烯苯的用量来调节其交联度。同时聚苯乙烯上的活性点为其改性提供了条件，可以引入其他极性基团，甚至可以引入配位结构形成螯合树脂或引入离子型基团得到离子交换树脂。（2）离子交换树脂是结构上带有可离子化基团的一类高分子，它由高分子骨架、与高分子骨架以化学键相连的固定离子以及可在一定条件下离解出来并与周围的外来离子相互交换的反离子组成。其功能基团为固定离子与反离子组成的离子化基团。功能基团中的可交换离子与外来离子完成交换过程后，通过改变条件又可再生为原有的反离子。根据离子交换树脂的合成方式，可将其分为缩聚型和加聚型。根据树脂的物理结构，可分为凝胶型、大孔型和载体型离子交换树脂。离子交换树脂在重金属的提取、水处理、化学反应的催化方面均有重要的应用。 (3) 复合型导电高分子材料是采用各种复合技术将导电性物质与树脂复合而成的。按照复合技术分类有导电表面膜形成法，导电填料分散复合法、导电填料层压复合法三种。常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、碳化钨、碳化镍等。复合型导电高分材料可用作防静电材料、导电涂料、电路板的制作、压

超疏水性材料

揭秘超疏水性表面哈工大报讯（潘钦敏）[编者的话] 宋代周敦颐在《爱莲说》中写道“予独爱莲之出淤泥而不染”。一千年后的今天，人们已经可以从科学的角度解释莲这种“出淤泥而不染”的特性。与之相关的“仿生超疏水性表面”的研究已成为化学模拟生物体系研究中的一个新领域。本期，化工学院副教授潘钦敏为我们揭开“超疏水性表面”的神秘面纱。浸润性是固体表面的重要特征之一,它由表面的化学组成和微观形貌共同决定。超亲水和超疏水特性是表面浸润性研究的主要内容。所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。人们对超疏水表面的认识，主要来自植物叶——荷叶表面的“自清洁”现象。比如，水珠可以在荷叶的表面滚来滚去，即使在上面浇一些污水，也不会在叶子上留下污痕。荷叶这种出污泥而不染的特性被称作“自清洁”效应。荷叶效应——超疏水性原理尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性呢？对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。自然界里具有“自清洁”能力的植物除了荷叶之外，还有水稻、芋头之类的植物以及鸟类的羽毛。这种“自清洁”效应除了保持表面的清洁外，对于防止病原体的入侵还有特别的意义。因为即使有病原体到了叶面上，一沾水也就被冲走了。所以象荷花这样的植物即使生长在很“脏”的环境中也不容易生病，很重要的原因就是这种自清洁能力。超疏水表面制备方法人们知道荷叶自清洁效应已经很多年了，但是很长的时间内却无法做出荷叶那样的表面来。通过对自然界中典型的超疏水性表面——荷叶的研究发现，在低表面能的固体表面构建具有特殊几何形状的粗糙结构对超疏水性起重要的作用。基于这些原理，科学家们就开始模仿这种表面。现在，关于超疏水粗糙表面的研制已有相当多的报道。一般来说, 超疏水性表面可以通过两种方法来制备：一种是在疏水材料表面上构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。比如材料学家们可以通过表面处理仿生制备了碳纳米管阵列、碳纳米纤维、聚合物纳米纤维等多种超疏水性表面。关于超疏水表面的研制方法总结起来主要有：熔融物的固化、刻蚀、化学气相沉积法、阳极氧化法、乳液聚合、相分离法以及模板法等。但是这些方法涉及复杂的化学物质和晶体生长，实验条件比较苛刻，成本高，还不能进行工