自愈性超疏水表面的方法及应用进展
超疏水表面的研究进展
政府和相关机构应提供政策支持和资金扶持，以 促进超疏水表面技术的跨学科合作和技术转化。
05
超疏水表面的最新研究动态
高性能超疏水表面的研究
高耐久性超疏水表面
通过优化材料和制备工艺，提高超疏水表面的耐久性，使其在长期使用过程中保 持稳定的超疏水性能。
多功能超疏水表面
除了超疏水性能外，还具备其他功能，如自清洁、防冰冻、抗腐蚀等，以满足更 多实际应用需求。
形成机制
物理机制
超疏水表面的形成依赖于表面微观结构与空气层 的共同作用，使水滴在表面形成球状，易于滚动 和脱离。
化学机制
通过在表面引入低表面能物质，如氟代烃或硅氧 烷，增加表面的疏水性。
表面微观结构
01
粗糙结构
超疏水表面的微观结构具有复杂的粗糙度，能够 捕获和固定大量空气，降低表面能。
02
微纳复合结构
超疏水表面的研究进 展
目录
• 超疏水表面的基本原理 • 超疏水表面的制备方法 • 超疏水表面的应用领域 • 超疏水表面的研究挑战与展望 • 超疏水表面的最新研究动态
01
超疏水表面的基本原理
定义与特性
定义
超疏水表面是指水滴在表面接触角大于150°，滚防污、防冰、自清洁等 特性。
中的问题。
技术成熟度
目前超疏水表面技术尚未完全成 熟，需要进一步的研究和优化以
提高其性能和稳定性。
跨学科合作与技术转化问题
1 2 3
知识交流与共享
跨学科合作需要不同领域的专家进行深入的知识 交流与共享，以促进超疏水表面技术的创新和发 展。
技术转化效率
将实验室研究成果转化为实际应用需要高效的转 化机制和技术支持，以确保技术的可行性和可持 续性。
材料科学中的超疏水表面技术
材料科学中的超疏水表面技术材料科学是一门重要的学科，它研究各种物质的性质、结构、制备和应用等方面。
在材料科学中，超疏水表面技术受到越来越多的关注和研究。
下面，我们将详细了解这一技术的原理、应用和未来发展方向。
一、超疏水表面技术的原理超疏水表面技术是指通过特殊方法处理表面，使得其具有极强的疏水性能，即液滴在表面上呈现出球形或半球形的情况。
这种技术的核心在于微纳级的表面结构和化学成分的优化。
其中，微纳级的表面结构是关键因素之一。
通过制备一定尺度的微纳级结构，可以增加表面的接触角，即水滴在表面上的接触角大于90度。
同时，微纳级结构还可以改变水滴在表面上的运动方式，使其更容易滚动或滑落。
这些特性使得表面具有更好的自清洁、防污和防腐蚀功能。
另一个重要的因素是化学成分。
通过在表面增加亲水基团或疏水基团，可以调节表面的亲疏水性。
通过控制不同基团的分布密度和类型，可以实现不同功能的超疏水表面。
二、超疏水表面技术的应用超疏水表面技术具有广泛的应用前景，尤其在以下几个方面。
1. 自清洁材料超疏水表面可以有效地减少物质在表面上的侵蚀和积垢，因此可以应用于自清洁材料的制备。
例如，建筑材料、汽车玻璃、纺织品等都可以通过超疏水表面技术实现自清洁效果。
2. 防水和防污涂层超疏水表面可以抵御水和油等液体的渗透和附着，因此可以用于制备防水和防污涂层。
例如，建筑物的屋顶和外墙、飞机的机身和车辆的表面等都可以通过超疏水涂层实现防水和防污效果。
3. 生物医学应用超疏水表面还可以应用于生物医学领域。
通过在医疗器械表面制备超疏水结构，可以防止细菌和其他微生物的附着，从而减少感染的发生。
同时，超疏水表面还可以在肝功能损伤等情况下，帮助肝脏细胞愈合和再生。
三、超疏水表面技术的未来发展在未来，超疏水表面技术将会得到进一步发展和应用。
其中，以下几个方面将是重点。
1. 细化表面结构随着技术的逐步提升，表面结构已经从微观范围向纳米级发展。
未来，细化表面结构将更加普遍，甚至可能到达亚微米级。
超疏水表面基磁性材料制备及其潜在应用的新动向
材料化学学报超疏水表面基磁性材料制备及其潜在应用的新动向超疏水表面在近几十年中已经发展为一个新兴领域。
近年来，这些表面由于其表面的智能和自清洁能力，在各种各样的应用中引起了相当大的关注。
另一方面，可切换的表面性能、自愈性和机械磨损的强健机制，使这些超疏水表面在涂料工业的实际应用和商业化中更加可靠。
近年来，由磁场或磁颗粒诱导的超疏水表面也出现了一个新的应用领域，如漏油捕获与分离、催化、传感器、液体小球型微流体器件、磁共振成像(MRI)造影剂、超疏水磁流体等。
本文综述了超疏水表面基磁性材料（SSBMMs）的制备，如超疏水磁性表面、纳米颗粒、液体小球、海绵和泡沫、大块材料、气凝胶、织物和纸张、弹性体驱动器、微流体、各向异性颗粒（三贴片磁性超粒子)及其过去、现在和未来的应用。
1.前言超疏水表面的灵感来自于各种各样的生物逻辑系统，如莲叶（正面），水稻叶，小麦叶，臭椿叶，壁虎，蝴蝶翅膀，鲨鱼皮，鲤鱼鳞，水马，蚌，珍珠层和蛤壳。
自然界的例子可能会导致生物表面产生微纳米层次结构，这种结构可以抵抗表面的水滴，使表面永远清洁(自清洁)。
基于这些生物灵感，一些研究尝试模拟生物系统的表面形貌，以形成坚固的超疏水自洁涂层。
近年来，超疏水表面的高强健性、自愈性和可切换性引起了人们的广泛关注。
上述特性对于实际应用材料的商业化非常重要。
另一方面，这些性质的发展是相当困难的。
因此，在设计和制造这些表面时需要小心。
超疏水表面在pH、光(紫外线)、等离子体和激光、温度和电化学处理等环境下是可切换的。
所有这些都取决于涂层应用材料的类型。
一些金属前驱体、聚合物、硅烷前驱体、硅氧烷都以自身材质为根基，以及各种基质，如玻璃、纳米纤维、硅片、薄膜、纸张、纺织品、海绵、泡沫和气凝胶，已被用于制造超疏水表面。
图1给出了基于聚甲基羟基硅氧烷(PMHOS)天然叶粉混合物的聚合物杂化的超疏水表面的例子。
近来，相当大的注意力都集中在发展的超疏水表面磁性材料(SSBMMs)基于一系列基质,如海绵、泡沫、气凝胶、玻璃、磁性粒子,和液体小球(图2)。
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用自然界的超疏水现象“荷叶表面具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”「见下图1」。
▲图1自然界的荷叶疏水表面现象科学家发现，荷叶表面具有微米级的乳突，乳突上乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种微-纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落「见下图2」。
▲图2荷叶表面微观结构水滴在超疏水表面上的运动是一个复杂的物理现象，在自清洁过程中起到了一个至关重要的作用：水滴在表面滚动时会带走表面的污染物或灰尘，从而达到自清洁的效果「见下图3」。
▲图3超疏水表面自清洁原理示意图当然这些现在也存在于很多其他生物身上「见下图4」；科学家们研究这些生物及模仿这些生物现象，制备出了许多超疏水产品并得到了许多的应用（详见后文介绍）。
▲图4自然界中具有超疏水性的动植物及其扫描电子显微镜(SEM)图(a,b)荷叶;(c,d)水稻叶;(e,f)水黾腿[3];(g,h)孔雀羽毛[5,6];(i,j)壁虎脚掌[7];(k,l)蝉翼[9];(m,n)蝴蝶翅膀[10];(o,p)蚊子复眼[13]下文将为大家简单介绍超疏水自清洁的原理及一些超疏水表面的应用例子。
1、超疏水表面自清洁原理自清洁表面指表面的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下自动脱落或被降解的一种表面，基于超疏水原理的自清洁表面主要是指接触角CA150°、滚动角SA＜10°的类荷叶表面「见下图5（d）」。
▲图5不同表面水滴接触界面状态2、常见超疏水表面制备现状人工制备超疏水表面虽然时间不长，但发展特别迅速，有效的制备方法也越来越多，主要有模板法、静电纺丝法、相分离与自组装法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、水热法、化学沉积与电沉积法、纳米二氧化硅法、腐蚀法等。
目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面、超疏水涂层表面、超疏水金属表面及超疏水织物等方面。
新法可简单制备自修复超双疏表面
新法可简单制备自修复超双疏表面新法可简单制备自修复超双疏表面负载全氟辛酸的超双疏纳米孔铝近日，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室表/界面研究组提出了制备自修复超双疏（超疏水和超疏油）表面简单有效的方法。
近年来，尽管已通过许多方法成功制备了人造超双疏表面，但它们的应用受到耐用性低的限制。
大部分人造超双疏表面非常脆弱，易受机械磨损、苛刻条件破坏的影响，短时间内丧失大部分超双疏性质。
而自然界的表面能够很好地利用超疏水性质，是因为其表面组分和结构可以不断更新。
通过模拟自然，探索具有较长耐用性的自修复超双疏表面具有重要意义。
研究人员通过将全氟辛酸填充到具有多级微纳米结构的多孔阳极氧化铝表面获得超双疏性质。
纳米孔用于储存疏水性全氟辛酸分子，表面的分子受到破坏后，储存的分子迁移到表面、组装进行补充，因此表面能够长期保持超双疏性质。
该方法创新之处在于其使用成分简单，应用方便，温和条件下即可实现自修复超双疏性。
该设计思路有希望发展多种自修复超双疏材料。
该研究得到了中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金的支持。
研究结果发表在《化学通讯》（Chem. Commun.）(2011, 47, 2324–2326)，近日被Nature Asia-pacific作为研究亮点进行了报道（）。
（来源：中国科学院兰州化学物理研究所张慧玲）更多阅读《化学通讯》发表论文摘要（英文）特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
超疏水表面设计及其在自清洁材料中的应用研究
超疏水表面设计及其在自清洁材料中的应用研究超疏水表面设计是一项前沿研究，正在各个领域得到广泛应用。
这种表面的特殊性质使其对水能力引人注目，同时也为自清洁材料的研发提供了新的思路和机遇。
本文将探讨超疏水表面设计的原理以及在自清洁材料中的应用研究。
超疏水表面的设计基于两个主要原理：微纳米结构和低能表面。
微纳米结构是指在材料表面上以纳米级别的结构化处理，形成复杂的凹凸结构。
这些微观结构使水在接触到材料表面时形成微小的凸起，从而使水珠保持在凸起之间，不与表面接触。
同时，低能表面是指材料表面具有较低的表面张力，从而使水珠无法在表面上滑动，进一步增加了超疏水性能。
超疏水表面的设计需要综合考虑多种因素，如材料选择、结构形态、表面修饰等。
其中，材料选择是关键的一步。
常用的材料包括金属、塑料、陶瓷等。
每种材料在超疏水表面设计中都有其特点和适用性。
例如，金属材料通常具有良好的稳定性和耐腐蚀性，可以在恶劣环境中长期使用。
而塑料材料则更轻便、成本更低，更适合大规模生产。
此外，结构形态也是超疏水表面设计中的重要因素。
通过微纳米结构的控制，可以实现不同的超疏水性能。
例如，通过控制凸起的间距和尺寸，可以实现超疏水材料的液滴弹性和自清洁能力。
超疏水表面的设计不仅能提供材料的自清洁性能，还可以在其他领域得到广泛应用。
例如，在建筑材料中，超疏水表面可以减少尘埃和污垢的附着，增强材料的防污性能。
在航空航天领域，超疏水表面的设计可以减少飞行器外表面的污染，降低空气阻力，提高燃油利用率。
在生物医学领域，超疏水表面可以用于制备抗菌材料，预防细菌感染和交叉感染。
自清洁材料是超疏水表面设计中的一项重要应用。
它通过超疏水表面的特殊性质来实现物体表面的自动清洁。
在这种材料中，超疏水表面可以防止污垢的吸附和附着，使其轻易被清洗。
例如，通过将超疏水表面设计应用于玻璃窗户上，可以减少尘埃和水滴在窗户表面留下的痕迹，提高窗户的清洁度。
在汽车领域，超疏水表面的应用可以减少车身上涂层的附着，降低清洗的次数。
超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用
超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用一、本文概述超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是指具有极高水接触角和低滑动角的固体表面。
这种特殊的表面性质使水滴在其上几乎无法附着，即使附着也能轻易滚落，因此具有自清洁、防腐蚀、防结冰、防雾等独特功能。
超疏水表面的这些特性在材料科学、物理学、化学、生物学、机械工程、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。
超疏水表面的特性主要来源于其独特的微结构，这些微结构可以在微米甚至纳米尺度上影响水滴与固体表面的接触行为。
因此，研究超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，对于理解超疏水表面的作用机制、优化超疏水表面的制备工艺、拓展超疏水表面的应用领域具有重要的理论价值和实际意义。
本文旨在全面系统地探讨超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，包括微结构的类型、尺寸、分布等因素对超疏水性能的影响机制。
本文还将介绍超疏水表面的制备方法、应用领域以及存在的挑战和未来的发展方向。
通过本文的研究，我们期望能够为超疏水表面的进一步研究和应用提供有益的理论支持和实践指导。
二、超疏水表面微结构的基本原理超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊微纳米结构的表面，其水接触角大于150°，滚动角小于10°。
这种表面具有优异的防水性能，水珠在其表面难以停留，极易滚动脱落。
超疏水表面的微结构原理主要基于两个方面：表面粗糙度和表面化学组成。
表面粗糙度对超疏水性能的影响至关重要。
通过构建微纳米尺度的粗糙结构，可以大大增加固体表面的实际面积，从而在表面与水滴之间捕获更多的空气，形成稳定的空气垫。
这种空气垫的存在显著减少了固体表面与水滴的直接接触面积，降低了表面能，从而提高了表面的疏水性能。
表面化学组成也对超疏水性能产生重要影响。
通过引入低表面能的物质，如氟硅烷、长链烷烃等，可以降低固体表面的自由能，进一步提高其疏水性能。
这些低表面能物质可以在微纳米结构表面形成一层自组装单分子层，进一步减少水滴与固体表面的接触，增强超疏水效果。
超疏水外面制备与应用化学天然科学专业资料
目录
• 引言 • 超疏水表面的制备方法 • 超疏水表面的应用领域 • 超疏水表面的研究挑战与展望 • 结论
01
引言
背景介绍
自然界中的超疏水现象
超疏水现象在自然界中广泛存在，如 水滴在荷叶上滚动而不附着，为超疏 水表面制备提供了灵感。
技术发展需求
随着科技的发展，超疏水表面在许多 领域具有广泛应用前景，如防水材料 、自清洁表面、防冰冻表面等。
THANKS
感谢观看
02
物理法制备的超疏水表面具有较 高的稳定性和耐久性，但制备过 程较为复杂，成本较高。
化学法
化学法是通过化学反应在材料表面形 成一层低表面能物质，如氟代烃或硅 氧烷等，使表面具有超疏水性。
化学法制备的超疏水表面具有较低的 成本和较快的制备速度，但稳定性较 差，容易受到环境因素的影响。
生物法
生物法是利用生物模板或生物分子在材料表面形成微纳结构，再通过化学修饰使 表面具有超疏水性。
应用拓展问题
实际应用需求
超疏水表面在现实生活中 的应用需求广泛，但目前 仍有许多领域尚未得到充 分开发。
跨领域合作
超疏水表面在不同领域的 应用需要不同领域的专业 知识，需要加强跨领域合 作以拓展其应用范围。
技术创新与改进
针对不同应用场景，需要 不断改进和优化超疏水表 面的制备工艺和技术。
跨学科合作与新技术引入
学科交叉融合
学术交流与合作
超疏水表面的研究涉及多个学科领域， 如化学、物理、材料科学等，需要加强 学科交叉融合以推动研究进展。
加强学术交流与合作，促进研究成果 的共享和传播，有助于推动超疏水表 面研究的快速发展。
新技术引入
引入新技术和手段可以加速超疏水表 面的研究进程，如引入先进表征技术 和计算模拟技术等。
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自愈性超疏水表面的方法及应用进展耿敏;董兵海;王世敏;赵丽;万丽;王二静;张艳平【摘要】In recent years,inspired by the the super-hydrophobic surfaces of the animals and plants in nature, based on the influence of the external environment and taking into account the surface chemical composition and the surface microstructure,the scientific research workers have developed the preparation method of the super-hydrophobic surface and successfully prepared the superhydrophobic surface.But when under chemical erosion or mechanical wear it shows poor durability,resulting in its practical application has been greatly limited.In-spired by the ability of lotus leaves to regenerate their superhydrophobicity against physical damage,the combi-nation of superhydrophobic and self-healing properties may prove an effective means to solve this problem.In this paper,the principle of building self-healing superhydrophobic surface,and its current application and pros-pects the development of superhydrophobic future were mainly introduced.%近些年,受自然界中具有超疏水性表面的动植物的启发,在结合外部环境的影响并充分考虑表面化学组成与表面微观结构的基础上,科学研究工作者们已经探究出超疏水性表面的制备方法,并成功制备出超疏水性能表面.但由于其在化学侵蚀或机械性磨损下所表现的较差的耐久性,导致其在实际应用中受到了很大限制.受荷叶对物理损伤的超疏水性的再生能力的启发,超疏水和自愈性的组合可能是解决这一问题的有效手段.主要介绍了构造自愈性超疏水表面的原理,以及其目前的应用情况,并对超疏水未来的发展进行了展望.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】8页(P6049-6056)【关键词】超疏水;自愈;自清洁:自我再生【作者】耿敏;董兵海;王世敏;赵丽;万丽;王二静;张艳平【作者单位】有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062【正文语种】中文【中图分类】O647;TB3240 引言荷叶和许多其它生物在经过数百万年的演变后表现出了超疏水性这一不寻常的润湿特性。
对荷叶的研究表明，大自然通过将微米级和纳米级分层结构与低表面能材料相结合来实现这一不同寻常的功能。
迄今为止，超疏水涂料可以广泛应用于自清洁表面耐腐蚀，防粘和减阻涂层，但人造超疏水涂料的耐久性差，严重妨碍了其实际应用。
当暴露于室外环境下，超疏水涂层表面的低表面能材料会在阳光的作用下分解，或被风中的沙砾及动物所破坏，从而导致超疏水性的永久破坏。
通常，低表面能材料必须重新沉积以恢复人造超疏水涂层的超疏水性，这不仅不方便且代价昂贵。
植物超疏水性被破坏后可通过再生上皮蜡层来再生，这是其众所周知的自愈功能。
赋予人造超疏水涂层自愈能力则被认为是解决这些问题有效且长期的一种方式。
因此如何赋予超疏水表面以自愈能力，是目前研究超疏水表面的关键之一。
本文介绍了自愈性超疏水的基本原理,和在不同方面的应用以及目前的研究进展，并对其未来的发展进行了展望。
1 自愈性超疏水表面的机理在自然界，植物能够通过修复自身或增加新结构的能力而将累计损伤和结垢所带来的损害最小化[1-2]。
因此，提供具有自愈能力的人造超疏水涂层将是实现其长期耐久性的最佳策略。
最近提出了两种策略制备出具有由温度[3]、水分[6]、UV[7-10](或阳光)[11]和有机溶剂[11]所触发自愈能力的超疏水表面。
第一种方法是基于粗糙纳米多孔材料或胶囊中的疏水组分的储层。
当这些组分受到损伤时，疏水组分迅速向受损表面迁移，以愈合损坏的表面并恢复它们的超疏水性。
其次是涂层能像生命体一样通过表面上的地形结构来实现疏水组分的自我再生。
2 制备自愈性超疏水涂层的方法Sun等[12]报道了首先通过聚(烯丙胺盐酸盐)和磺化的聚电解质复合物的层状(LbL)装配，在其多孔结构中含有氟代烷基硅烷的自愈合超疏水涂层聚(醚醚酮)与聚(丙烯酸)。
一旦顶层被分解或划伤，保留的氟烷基硅烷就向表面移动，以愈合损坏的表面并恢复它们的超疏水性。
此恢复过程可以重复多次而不会降低其超疏水性，并且此超疏水涂层的自愈是湿度依赖性的，在更潮湿的环境中更易自我愈合。
基于上述策略，最近通过所测试的喷涂工艺合成了功能强大的自愈超疏水涂层[2]。
通过喷射聚(烯丙胺盐酸盐)磺化的LbL组件聚(醚醚酮)，聚(丙烯酸)和具有低表面能的愈合剂于目标表面，从而形成了自愈性超疏水涂层。
由于使用聚电解质涂层作为愈合剂的储层，损坏的超疏水涂层可以在室温、轻微潮湿的条件下进行自主修复，而无需任何外界刺激。
此外，当愈合剂在经过多次愈合过程后被消耗时，超疏水涂层可以通过简单地再次喷涂愈合剂来恢复其自愈能力。
按照这个策略，Liu等[6]使用聚多巴胺涂覆的介孔二氧化硅作为完成自愈的十八胺(Pdop @二氧化硅-ODA)的储存材料构建了自愈性超疏水表面。
该表面可在重复蚀刻愈合之后保持超疏水性。
该表面通过控制下层的储存器的释放而重复蚀刻-愈合过程20次，此后即可保持其超疏水性。
并且超疏水性Pdop@二氧化硅-ODA涂层的自愈行为是湿度依赖性的。
尽管上述自愈超疏水表面可以在UV照射或O2等离子体损伤后恢复表面的疏水组分;然而当这些表面遭受机械损伤(例如划痕，磨损或切割)时，由于它们的地形结构已经被破坏，故它们不能自行修复被损坏的表面。
Esteves等[5通过铸造由双尺寸二氧化硅纳米颗粒和氟烷基封端的聚合悬挂链组成的分散体，形成具有自相似性的自增深超疏水涂层。
该涂层通过将悬挂链重新定向到表面而自发地恢复其表面化学成分，并且在机械损伤之后能暴露出新的粗糙表面(图1)[3]。
图1(a)为采用双尺寸二氧化硅纳米粒子获得的分层结构; 图1(b)为交联聚合物网络的化学成分，(1)全氟化悬浮链；(2) 聚(己内酯)前体；(3) 三异氰酸酯交联剂(t-HDI)；图1(c)为被破坏的表面；图1(d)为在新的地形表面上恢复出因损坏而产生的化学成分。
图1 自我补充超疏水涂层的工作原理Fig 1 The working principle of self-replenishing superhydrophobic coatingsChen等[8]已经成功地制备了基于紫外线响应微胶囊以及pH值刺激响应的全水基自愈超疏水涂层。
如图2所示，紫外和pH值双重刺激响应自修复水基超疏水涂层是基于TiO2的光催化和pH值响应微胶囊，此涂层不仅耐紫外线照射，且与碱性或酸性水溶液接触仍能保持化学稳定。
另外此涂料是一种环保的水性体系，可以很容易地涂在各种基材上。
即使遭受机械损坏或被有机物所污染，它们均可在紫外线照射下恢复其超疏水性和自清洁能力。
此外，将该超疏水涂层浸入5%NaCl水溶液中24 h或经历10次结冰/融化循环，它们的表面也可以在pH值或UV刺激下恢复超疏水性。
且该涂层是水性体系，不仅环保，而且对于户外应用尤其有吸引力。
Xue等[11]通过喷涂聚苯乙烯/SiO2核/壳纳米颗粒作为涂层骨架和聚二甲基硅氧烷作为疏水互连，合成了持久和自愈的超疏水表面。
具有自相似结构的涂层在摩擦过程中暴露出新的粗糙结构，从而保持了适当的分层延展性，并有利于表面的超疏水性能。
此外，空气等离子体处理受损表面的超疏水性也可以通过放置在室温下12 h或通过热固化和四氢呋喃处理而自动恢复，这有助于疏水性聚苯乙烯的释放。
Lv等[13]通过在环氧形状记忆聚合物(SMP)上形成莲花叶状微结构制备超疏水涂层。
通过简单的加热过程，即可回收在外部压力或O2等离子体作用下被破坏的破碎的表面微观结构、损伤的表面化学性质和表面超疏水性，并且已证实所获得的超疏水表面具有良好的自愈性。
(如图3)这两个因素在控制表面润湿性方面的能力及其特殊的自愈能力归功于聚合物良好的形状记忆效应和表面分子的重组效应。
首次使用SMP材料来展示表面超疏水性的自愈能力，为设计自愈超疏水表面开辟了一些新的视角。
鉴于该表面的性质，其可应用于许多方面，如自清洁涂层，微型流体装置和生物检测等。
显然，所有上述自愈超疏水性质都是通过表面提供预先存储在表面内部的疏水性物质来实现的，很少有自修复超疏水表面能像生命体一样通过表面上的地形结构来实现自我再生。
Puretskiy等[4]开发了一种基于全氟化蜡和胶体颗粒的自修复超疏水材料的新方法。
一旦表面被破坏，颗粒可迁移到新形成的表面，表面在熔化后即可恢复其超疏水性能。
图2 方案1自修复水性超疏水涂层的制造示意图Fig 2 Schematic description of the fabrication of all-water-based self-repairing superhydrophobic coatings based on U-capsules. Reproduced with permission. Copyright 2015, Wiley-VCH图3 在O2等离子体处理和自愈过程中SMP表面的超疏水(顶部)和超亲水(底部)状态之间的可逆转变(a), O2等离子体处理的SMP表面上的水CA的变化以及在120 ℃下的愈合时间(b),几个连续的等离子体处理和自愈周期之后的SMP表面上的水CA(c)。