超疏水表面制备技术的研究进展
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。
超疏水-超疏油表面的研究进展
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＳｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ－ＳｕｐｅｒｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃＳｕｒｆａｃｅｓ
ＤａｉＸｕｅｙｕ，ＷａｎｇＹｏｎｇｌｉ，ＧａｏＬａｎｌｉｎｇ
（ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ）
包晓慧 ［６］以碳化 硅 颗 粒 增 强 铝 基 （ＳｉＣ／Ａｌ）复 合 材 料 为 基 材，利用刻蚀法制备了超疏水 －超疏油表面，他们用 Ｂｅｃｋ试剂 对 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料进行化学刻蚀，当经历较短的刻蚀时间（５ｓ） 后，ＳｉＣ／Ａｌ复合材料表面呈现出由微米级粒状和纳米级凹坑复 合而成的微纳米复合结构，表面经修饰后，具有超疏水性，接触 角可达 １６５．７°、滚动角为 ３°；而用较高的电流密度（６Ａ／ｄｍ２）刻 蚀 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料，其表面呈现出由微米级粒状和纳米级颗粒 状和波鳞状复合而成的微纳米复合结构，制得水接触角为 １６０． ７°、滚动角为 ４°的超疏水自清洁表面；采用电化学刻蚀 －沸水 浸泡的方法处理后的 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料表面布满了纳米级线状 结构，而随着刻蚀 时 间 的 增 加，表 面 的 纳 米 级 线 状 结 构 更 加 密 集，制得水接触角为 １６１．２°、滚动角为 ２°，油接触角为 １５５°的超 疏水 －超疏油表面；与纯铝相比较，使用 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料更容 易制备出具有超疏水 －超疏油的表面，而且所制备的表面具有 更好的耐热冲击能力。
超疏水 －超疏油表面的制备一直备受国内外研究者的广 泛关注，其制备方 法 有 很 多，人 工 制 备 该 表 面 的 关 键 是 构 建 合 适的表面几何形状，即表面粗糙度。本文将介绍超疏水 －超疏 油表面的研究进展。
Ｔｓｕｊｉｉ等［１－２］首先报 道 了 超 疏 油 表 面 的 制 备 方 法，他 们 通 过阳极氧化对金属铝表面进行电化学处理，以获得具有分形结 构的氧化铝粗糙 表 面，然 后 在 表 面 上 对 其 进 行 改 性，用 正 氟 烷 基磷酸酯进行修饰，制得与植物油的接触角约为 １５０°的超疏油 表面，油滴在表面 上 很 容 易 滚 动 而 没 有 任 何 黏 附；该 表 面 与 水 的接触角约为 １６０°，使其又具有超疏水性。宋金龙等［３］在铝基 底上通过电化学和化学加工技术制备出了具有超疏水 －超疏 油的表面，经过电化学和化学处理后的铝基底表面是由微米级 的矩形凸台铝结构和纳米级的针状氧化铝结构组成，使该表面 具有微纳米复合结构；该样品表面在氟化处理之前具有超亲水 －超亲油性，而通 过 氟 化 处 理 后，水、甘 油、花 生 油 和 十 六 烷 在 样品表面的接触角分别为 １６６６°、１６４７°、１６０１°和 １５７．７°，滚 动角分别为 ２．０°、２．０°、４．０°和 ３．５°，使该表面具有超疏水 －超 疏油性；其中，微纳米粗糙结构的制备和表面能的降低，是该铝 样品表面获得超疏水 －超疏油性的必要条件。Ｘｉ等［４］通过电 化学沉积法在 Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ和 Ｓｎ基底上分别制备了超疏水
制备超疏水表面的研究进展_张弦
第 24卷第 5期
张 弦等: 制备超疏水表面的研究进展
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化形成不同结构形态和性能的膜。 Erbil等 [ 10, 11] 改进此方法, 以等规 聚丙烯为成膜物质, 溶解于 良溶剂 ( 对二甲苯 ), 然后往溶液中 添加沉淀剂 (甲基乙基酮、环己酮、异丙醇 ), 选择合适的成膜 温度, 调控成膜过程 中的结晶速率, 得到具有多 孔结构的类凝胶聚合物, 如图 1 所示, 其与水的 接触角可达 160b。采用类似方法, 亦可制备低密 度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚 苯乙烯等超疏水薄膜 [ 12 ~ 17 ] 。
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材料开发与应用
2009年 10月
文章编号: 1003-1545( 2009) 05-0080-06
制备超疏水表面的研究进展
张 弦 1, 林松柏2, 李云龙 2, 柯爱茹2, 黄铂扬 1
2021; 2. 黎明职业大学轻纺 工程系, 福建 泉州 362000)
传统超疏水表面的制备一般采用两种方法: 一种是在粗糙表面修饰低表面能的物质; 另一种 是在疏水性表面构建粗糙结构。关于超疏水粗 糙表面的研制方法总结起来, 主要有相分离法、 模板法、溶胶 - 凝胶法、电纺法、刻蚀法、拉伸法、 腐蚀法、自组 装、化 学气相沉 积及其他 方法 [ 3] 。 但是由于人造超疏水表面的研究时间不长, 许多 方法存在成本高、工 艺复杂、仪器昂贵等诸多缺 点, 并不适用于大规模生产。在此介绍几种制备 超疏水表面的简单方法。
采用不同的有机硅前躯体水解均可制备疏 水性的有机 无机杂 化材料。以 TEOS、MTM S等 有机硅化合物为前躯体, 以乙醇或甲醇为溶剂, 以无机物盐酸、草酸、氨水等为酸碱催化剂, 采用 酸碱催化或两步催化, 形成具有一定孔隙结构的 粗糙表面的杂化材料。 R ao 等 [ 34 ] 以甲基三甲氧 基硅烷 ( MTM S) 为前驱体, 在甲醇溶液中, 氨水为 催化剂, 通过超临界 干燥法制备硅气凝胶, 最大 接触角达 173b。 Shang等 [ 35] 通过溶胶凝胶法, 将 几种有机硅涂于载玻片, 并用氟硅烷修饰, 发现 四乙氧基硅烷作为前驱体得到的膜, 不但具有超 疏水性, 还能提高载 玻片的透光率, 降低光的反 射率。 3. 2 体系分离
仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇
仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究1仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究随着现代科技的不断进步，仿生学作为一种新兴的研究方向，受到了越来越多的关注。
仿生学是通过对生物体的形态、功能、行为等特征进行研究，来设计新材料、新装置或新系统的一门学科。
仿生学不仅能够解决科学技术方面的问题，还能为环境保护、工业生产等多个领域提供技术支持。
其中，仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究是当前研究的热点之一。
超疏水材料具有抗粘附、自清洁和抗腐蚀等优异的性能，对于液体的微纳级传输和分离具有重要应用价值。
如何设计制备具有超疏水性能的表面材料，一直是材料科学领域的难题。
仿生学为这个难题的解决提供了思路。
仿生超疏水功能表面是通过生物表面的微观结构和化学组成，来制备超疏水材料的表面。
例如，以荷叶表面为模板，制备出仿生超疏水表面就是目前的研究热点。
制备仿生超疏水功能表面主要分为两步，即基础表面处理与微观结构化制备。
其中，基础表面处理主要是对基础表面材料进行改性，以便于制备出具有微观结构的超疏水表面。
微观结构化制备则是通过对表面的化学和物理过程进行控制，来制备出具有各种不同形貌和大小的微观结构，从而实现超疏水的性能。
制备出仿生超疏水功能表面后，需要对其性能进行表征和应用研究。
其中，表征方法主要包括接触角测试、接触角滞后测试、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。
应用研究方面，仿生超疏水功能表面已经应用于防水、防腐、油水分离、普通自清洁等多个领域。
虽然仿生超疏水功能表面的研究有了重要进展，但在复杂环境中应用时仍面临着挑战和不足。
例如，在高湿度环境下，仿生超疏水表面易出现气体泡沫覆盖导致超疏水性能下降。
此外，仿生超疏水表面的制备成本较高，难以大规模应用。
因此，未来的研究需要解决这些问题，以便更好地推广和应用仿生超疏水功能表面。
综上所述，仿生超疏水表面是一种新型的材料表面，具有重要应用价值。
超疏水表面涂层制备技术的研究进展_王英
1 引 言植物叶表面的自清洁效果引起了人们的兴趣，这种自清洁性质以荷叶为代表，因此称为“荷叶效应”。
德国生物学家Barthlott[1]在1997年通过对近300种植物叶的结构进行研究，认为这种自清洁的特征是由粗糙的表面和表面存在的疏水的蜡状物质共同引起的。
中科院研究小组[2]研究发现，在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米-纳米相复合的阶层结构是引起超疏水表面的根本原因；并通过试验证明[3]，单纯的微米或纳米结构虽然可以使表面产生超疏水性，但水滴在表面上不易滚动。
通过大量的研究发现，固体表面浸润性由以下2个因素共同决定：①表面化学组成；②表面粗糙度。
超疏水表面可以通过2种方法制得：①利用低表面能材料来构建粗糙结构；②在粗糙表面上修饰低表面能物质。
荷叶表面微观结构能够自清洁的这一发现为人工构筑超疏水表面提供了灵感。
2 超疏水表面制备技术随着人们对超疏水表面的深入研究，许多制备方法不断涌现，目前，已经有多种方法可以人工制备超疏水表面，比如以天然动植物超疏水表面作为模板，用聚合物在其表面固化或用光刻印的方法将模板的表面形貌信息转移到复制物的表；用化学沉积（气相沉积、电化学沉积或逐层沉积）的方法在基材表面形成超疏水薄膜表面；或采用静电纺丝的方法形成纤维状微纳米尺度粗糙表面等等。
2.1 等离子体处理技术利用等离子体对普通材料或含氟的低表面能物质进行表面粗糙化处理来制备超疏水表面的方法称为等离子体法。
Lacroix等[4]通过简单的等离子体聚合与等离子体刻蚀技术在硅基底上制得了粗糙的结构，经过进一步氟化物修饰表面后，表面呈现出超疏水的特性，水滴与表面的接触角接近180°。
Khorasani等[5]在室温环境下利用CO2脉冲激光处理聚二甲基硅氧烷，使其表面产生多孔结构，测得其表面与水的接触角高达175°。
这种技术处理表面是获得粗糙结构的有效方法，其优点是选择性高、快速等，但是存在的局限是成本高并且不利于大面积超疏水表面的制备。
超疏水表面的制备 结构与性能研究
3、抗腐蚀性能：通过浸泡实验和电化学测试，评估制备的超疏水金属表面在 腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
五、结果与讨论实验结果表明
六、结论本次演示研究了仿生超 疏水金属表面的制备工艺和性能 测量方法
展望未来，超疏水表面在各个领域的应用前景仍然广阔。本次演示的研究成果 对实际应用具有一定的指导意义，但仍需从以下方面进行深入研究：1）优化 制备工艺，提高超疏水表面的批量生产能力；2）研究超疏水表面的抗生物污 损性能，拓展其在生物医学领域的应用；3）探究超疏水表面在其他极端环境 （如高温、低温、强辐射等）下的稳定性和耐久性。
参考内容二
摘要：本次演示旨在研究仿生超疏水金属表面的制备工艺和性能测量方法。首 先，本次演示介绍了超疏水表面的相关理论和知识，为后续制备和性能研究提 供理论基础。接着，本次演示详细阐述了仿生超疏水金属表面的制备工艺和方 法，包括表面微结构加工、低表面能物质修饰等关键环节。
最后，本次演示介绍了性能测量方法，对制备出的仿生超疏水金属表面进行了 水滴接触角、耐久性和抗腐蚀性能等指标的测量和分析。实验结果表明，所制 备的仿生超疏水金属表面具有优异的水滴接触角、耐久性和抗腐蚀性能。
3、表面修饰法：采用表面修饰法将低表面能物质与金属表面牢固结合，提高 其耐久性和稳定性。
四、性能测量方法为评估仿生超 疏水金属表面的性能，本次演示 采用以下方法进行测量：
1、水滴接触角：通过静态接触角测量仪测量水滴在表面上的接触角，评估其 疏水性能。
2、耐久性：通过摩擦实验和热稳定性实验，考察制备的超疏水表面在不同条 件下的耐久性和稳定性。
2、低表面能物质：低表面能物质如氟化物或硅氧烷可以显著降低表面的水滴 滚动阻力。通过选择合适的低表面能物质和制备工艺，可以获得具有优异超疏 水性能的表面。
超疏水表面仿生原型制备技术研究分析
超疏水表面仿生原型制备技术研究分析一、超疏水表面的原理和特性超疏水表面是指表面上具有极高的接触角，通常大于150°，同时具有极低的滚动角，通常小于10°的一类特殊表面。
这种表面具有“莲叶效应”，水滴在其表面上会形成近似球形的形态，因此也被称为“莲叶效应”表面。
超疏水表面的主要特性包括低表面能、微纳结构和化学成分复杂等。
超疏水表面在许多领域具有广泛的应用前景，例如自清洁表面、防冰、防腐、微液滴传输等。
1. 硅基超疏水表面制备技术硅基超疏水表面制备技术主要是利用硅基材料的化学特性和微纳米结构来实现超疏水。
常用的制备方法包括溅射沉积、刻蚀和溶胶-凝胶法等。
通过这些方法可以在硅基材料表面构筑微纳米结构，从而实现超疏水表面的制备。
硅基超疏水表面具有良好的化学稳定性和机械稳定性，在自清洁、防腐蚀、防水和油、污染物阻隔等方面具有广泛的应用前景。
目前，超疏水表面制备技术已经取得了一系列成果，但仍然存在一些问题和挑战需要解决。
在制备过程中需要考虑表面微纳米结构的稳定性和耐久性，尤其是在复杂的环境条件下，这对制备技术的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
超疏水表面的制备成本较高，需要考虑降低制备成本和提高制备效率的问题。
超疏水表面的应用领域和范围还需要进一步拓展和完善，需要更多的交叉学科和跨领域的合作研究。
超疏水表面的环境友好性和可持续性也需要引起足够的重视，需要考虑如何降低对环境的影响和提高资源的利用率。
超疏水表面是一个具有很高应用潜力的研究领域，随着材料科学、表面科学和纳米科技等领域的不断发展，相信超疏水表面制备技术会迎来更大的突破和进展，为人类社会的可持续发展和进步做出更大的贡献。
希望通过本文对超疏水表面仿生原型制备技术的研究分析，能够为相关领域的研究者和工程师提供一定的参考和帮助，推动超疏水表面制备技术的进一步发展和应用。
超疏水材料的制备与表面性能研究
超疏水材料的制备与表面性能研究近年来，超疏水材料的研究与应用引起了广泛的关注。
超疏水材料是一种具有特殊表面结构的材料，其能表现出极高的疏水性，使水滴在其表面上呈现出珠滚花落的效果，同时还具有自清洁、耐腐蚀等优异的特性。
本文将从超疏水材料的制备和表面性能两个方面进行探讨。
一、超疏水材料的制备过程超疏水材料的制备主要依赖于表面结构的设计与调控。
在制备过程中，常用的方法包括化学法和物理法两种。
化学法制备超疏水材料主要采用溶液沉积、聚合和电化学方法。
其中，溶液沉积法是最常用的方法之一。
通过将含有超疏水材料前驱体的溶液滴于基底表面，经过烘干和固化处理后，形成呈现出特殊表面结构的超疏水材料。
聚合法则是通过聚合反应在基底表面生成超疏水材料。
而电化学方法则是在电解液中通过电极反应形成超疏水材料的表面结构。
物理法制备超疏水材料则主要包括模板法和激光刻蚀法。
在模板法中，首先制备模板，并将其与材料基底相结合，通过复制模板的方式获得超疏水材料。
激光刻蚀法则是通过使用精细的激光刻蚀技术在材料表面上形成特定结构，从而实现超疏水性能。
二、超疏水材料的表面性能研究超疏水材料的表面性能主要通过接触角来进行评价。
接触角是指液滴与超疏水材料表面发生接触时液滴与材料之间的角度。
一般来说，超疏水材料的接触角应当大于150度。
超疏水材料的表面性能研究除了接触角外，还包括耐沉积、耐剪切和自清洁性等方面。
耐沉积性是指液滴在超疏水材料表面上难以形成稳定的液体膜，从而防止杂质的沉积。
这一性能可应用于防止腐蚀和尘埃积聚。
耐剪切性是指液体在超疏水材料表面上具有较高的滚动角动量，使得液滴在受到外力时能够迅速滑落，从而减少液滴与材料的接触面积，降低其黏附性。
这一性能可应用于防止冰、水、油等液体的黏附。
自清洁性是指超疏水材料表面由于其特殊结构，使得水滴在表面上滚动时能够带走附着在其上的尘埃和污染物，实现自动清洁效果。
以上三个方面的性能对于超疏水材料的应用具有重要意义，从而在多个领域中得到广泛的运用。
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构和低表面能物质修饰 ２个方面总结近年来超疏水表面制备技术的研究进展 ，并对超疏水表面的研究进行展望。
关 键词 ：超疏 水 ；接 触 角 ；低 表 面能 物 质 ；微 细结 构 中图分 类 号 ：０ ４ 文献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０５ ０ ５ （０ １ １ ０ ５ ６７ ２４— １０ ２ １ ） —１７—
ｌｔ ｎ ｈｐ ｗｅｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆｓ ｒａ ｅ ｒｕ ｈ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｏ ｔｃ ｎ ｌ ｓ ｄｓ ｕ ｓｄ． ｕ ｅｈ ｄ ｏ ａ ｉ ｓ ｉ ｒ ｎｒｄ ｃ ｄ， ｎ ｈ ｎ ｌ ｎ ｅｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｇ ｃ ｏｔｕ ｔｒ ｎ ｃ ｎａ ｔａ ｇｅ ｗａ ｉｃ ｓｅ Ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ— ｏ ｕ
低表 面能物质 聚二 甲基硅氧烷 （ Ｄ ）具有 良 Ｐ ＭＳ 好的稳定性 和疏水性能 ，常被作为制备超疏水表面的 材料 。Ｇｖｎ ｈ 等 利用 酸化处 理得 到粗糙的 Ｐ ＭＳ ｉ ｃｙ ｅ Ｄ 物质表面 ，再将 其与全 氟分子膜结合 ，构造 出超疏水
氟丙烯聚合层进行表面修饰 ，研究表明 ，具有最大纵 横 比的表面 ，其疏水性最好 ，可 以达到 １０ 。 ７。
基金 项 目 ：国家 自然科 学基 金资助 项 目 （０７０６ ；辽 宁省 ５９５３ ） 高校重 点实验 室项 目 （０ ８０９ ． ２０Ｓ２ ）
收稿 日期 ：２ １ ０ ２ ０ ０— ７— ６
面上 的表面张力 。此时 ３种表面张力相互作用处于平
衡状态 ，得 到本 征接 触角 。对实 际表 面 而言 ，必
２１ ０ １年第 １ 期
李
杰等 ：超疏水表面制备技术的研究进 展
１９ ０
板 ，从而使沉积形成的 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ表面具有典 型的荷 叶乳
突状 粗 糙 结 构 ，之 后 再 将 其 浸 润 到 不 同 的 溶 液 （８ 的浓硫 酸 、５ｍ ｌＬ氢 氧 化钠 、对 二 甲苯 和 四 ９％ ｏ ／ 氢呋喃） 中分 别进行 固化 处 理 ，研 究表 明此法制 备
Ａｂｔａ ｔＳ ｐ ｒ ｙ ｒｐ ｏ ｉ ｕ ｆｃ ｔ ｏ ・ ｔ ｎ ｎ ｅ －ｌａ ｉｇ ｐ ｏ ｅｔｅ ａ ｅ ａ ｏ ｓｄ ｇｅ ｔｉｔｒｓ ｗｉｇ ｔ ｓｒ ｃ ： ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｓ ｒａ ｅｗｉｈ ｎ ｎ ｗｅｔ ｇ ａ ｄ ｓ ｒ ｃｅ ｎｎ ｒｐ ｒｉｓ ｈ ｖ ｒ ｕ ｅ ｒ ａ ｎ ｅｅ ｔｏ ｎ ｏ ｉ ｆ
ｔ ｅｒｐ ｔｎｉｌａ ｐ ｉａｉｎ Ｔｗｏｍｏ ｅｓｕ ｄ ｒｓ ｐ ｒ ｙ ｒｐ ｏ ｉ ｔｔ Ｗ ｅ ｚ ｌｍｏ ｅ ｎ ｓ ｉ— ｘｅ ｄ ｌ ａ ｄｔ ｅｒｒ — ｈ ｉ ｏｅ ｔ ｐ ｌ ｔ ． ａ ｃ ｏ ｄ ｌ ｎ ｅ ｕ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｂｃ ｓａｅ， ｎ ｅ ｄ ｌａ ｄ Ｃａ ｓｅ Ｂａ ｔｒｍｏ ｅ ， ｎ ｈ ｉ ｅ
（ ｅａｔ ｅｔ ｆ ｃａｉ ｌ ｎｉ ｅｉ ， ａ ａ ａ ｔ ｅＵ ｉ ｒｔ， ａａ ｉ ｎｎ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｇ ｅｒ ｇ Ｄ ｉ Ｍ ｒｉ ｎ ｅｓｙＤ ｉ Ｌａ ｉｇ１６２ ，ｈｎ ） ｍ ａＥ ｎ ｎ ｌ ｎ ｉ ｍ ｖ ｉ ｌ ｎ ｏ
状结构的透明玻 璃基底 ，经 Ｆ Ｔ Ｏ Ｓ自组装分 子膜 沉积 后形成透明的超疏水表 面。Ｓｒａ 等 利用 Ｐ Ｆ ａｋｒ Ｔ Ｅ修
性 。Ｌ 等 利用紫外 照射构造 出含 氟三嵌段 叠氮 共 ｉ 聚物 的织 物 状 表 面 结 构 ，研 究 表 明其 接 触 角 可 达 １５ ，且具有 自清洁能力和很好 的化学稳定性。 ５。
２ ３ 其 他 材 料 ．
沉积法是一种简单 、高效 、廉 价且不受基底形状 限制的制备粗 糙结构 的有效方法 ，近年来在材料学和 其他领域获得 了广泛应 用。Ｃｉ ｒ ｋ等 利用化学气相 ｃ 沉积技术实现对商用 树脂 的 ３种 聚合物 薄膜的构建 ， 通过在不 同温度下的 ３种基底上用气溶胶辅助沉积过 程制备 出具有疏水和超疏水 表面 ，其最大接触角可以 达到 １０ 。Ｇ ｐ 等 利用 脉冲电沉积技术在具有分 ７ 。 ｕｔ ａ 级粗糙度结构的硅表 面上制备 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ薄膜 ，测 得其接 触角可 以达到 １６ 。Ｓｒａ 等 利用 等 离 子增强 化 ６。 ａ ｒ ｋ 学气相沉积技术制备 出烃和氟化烃的涂 层 ，将其分别 沉积到具有微／ 纳米 多级粗 糙结构 的铝基底 和光滑硅
的试样表面均 可达 到超疏 水状 态且 具有 较强 的稳 定
等。ｗｕ 等 利用激光刻蚀技术在不锈钢表 面构造 出 具有不 同表 面微细结构的基底 ，再对基底进行表 面硅 烷化处理 ，研究表 明具 有微米／ 亚微 米多级 结构 的不 锈钢基底表面 的接触 角最 大 ，可 以达到 超疏水 。Ｌｍ ｉ 等 利用等离子刻蚀技 术制 造 出具 有表 面纳米 级塔
超 疏 水 表 面 制 备 技 术 的研 究 进展
李 杰 张 会 臣
（ 大连海事大学机械工程系 辽宁大连 １６２ ） ０ ６ １
摘 要 ：具 有非 润 湿和 自清 洁特 性 的超 疏水 表 面 由于 其广 阔 的应 用 前 景 而 引 起 人 们 的 极 大 关 注 。介 绍 超 疏 水 状 态 下 Ｗｅｚｌ Ｃｓｉ Ｂ ｘ ｒ ｎｅ 和 ａｓ —ａｔ 接触 模 型及 其 相 互关 系 ，讨 论 ２种 模 型下 表 面微 细 结构 对 接 触 角 的影 响 。从 构造 表 面微 细结 ｅ ｅ ２种
超 疏 水表 面是 指 基 底 材 料 对 水 的静 态 接触 角 （ 即接触角 ）大于 １０ 的表面 ，如 自然界 中广泛存在 ５。 的蜻蜓翅膀 、水黾的腿 、莲属科 叶面 等 ，它们 均具有超疏 水性 和 自清 洁能力 。大量 的研 究报 道表 明，此类超疏 水表 面是 由具 有微／ 纳米 多级粗糙 表 面
具有超疏水性的材料对加深材料特性认识 、扩展材料 应用范围及 提高材料应用性能都具有重要的意义。
接触角大小是衡量 固体 表面疏 水性 的重要标准 。
对超疏水表面的理论分析 与研究主要是从表面粗糙结 构与接触角之间的关 系为出发点 的。液滴在固体表面 上处于稳态时 ，其接触角是 固液 、固气 、液气界面上 的表面张力 相互 作用 的结 果 ，此 时系统 能量 之和 最
ｃ ｔ ｎ ｗａ ｕ ａｉ ｓｓ ｍｍａｉｅ ａ ｄ ｔ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｓ ｐ ｒ ｙ ｒｐ ｏ ｉ ｕｆｃ ｓｐ ｏ ｐ ｃｅ ． ｏ ｒｚ ｄ， ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂｃ ｓ ｒａ ｅｗａ ｒ ｓ ｅ ｔｄ Ｋｅｗｏ ｄ ：ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂｃ； ｏ ｔｃ ｎ ｌ ；ｏ ｕ ａ ｅ ｅ ｅ ｇ ｔｒａｓ ｒ ｕ ｈ ｍｉｒｓｒ ｃｕ ｅ ｙ ｒ ｓ ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｃ ｎ ａ ｔａ ｇｅ ｌｗ Ｓ ｒ ｃ ｎ ｒ ｍａｅ ｌ ；ｏ ｇ ｃｏ ｔｕ ｔｒ ｆ ｙ ｉ
２１ ０ １年 １ 月
润 滑 与 密封
Ｌ ＲＩ ＵＢ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｊｎ ２ １ ａ ． ０ｌ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ １３ ． 来自第３ ６卷 第 １ 期
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １０ ２ １ ． １ ０ ８ Ｏ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ １Ｏ ． ２ ｓ
备超疏水表面的技术不断被报道 。目前制备超疏水表 面的技术可 以分成两 大类 ：一是 在低表 面能物 质 上构建微细结构 ；二是利用低表面能物质 修饰具有微 细结构的表 面。本文作者介绍了超疏水状态下 的接触 模 型和超疏水表 面的构建方法 ，并对超疏水表面的研
究 进 行 了展 望 。 １ 超 疏 水 表 面 的 接 触模 型
３２ ． 沉 积 法
表面 ，其接触角可达 １０ 。Ｂ ｒａ 等 利用等 离子 ６ 。 ａｂｒ ａ 技术加工 Ｐ Ｍ Ｄ Ｓ表 面 ，使其成为 具有微／ 米多 级结 纳
构 的粗糙表面 ，可得 到接 触 角达到 １０ 的超 疏水 表 ７。 面。ｘ ｕ等 利用聚 甲基丙 烯酸 甲酯 （ ＭＭ Ｐ Ａ）与银 硫醇的混合物喷射沉积在玻璃基底上 ，使沉积层具有 多级粗糙度 的表面微细结构 ，从而制备 出具有 超疏水 性的表面 ，研究表明 ，该混合物制备 的表面疏水性远 大于由 Ｐ Ａ单独制 备得到 的表 面 ，且此 种方 法制 ＭＭ 备的超疏水材料具有 吸收紫外线的作用。
ｐ ｏ ｉ ｕ ｆ ｃ ｒ ｐ ｒｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｂ ｕ ａ ｅ ｒｕ ｈ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｐ ｅ ａａ ｉｎ ａ ｄ ｌｗ ｓ ｒａ ｅ ｅ ｅｇ ｔｒａ ｄｆ ｈ ｂｃ ｓ ｒａ ｅ ｐｅ ａａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｓ ｒ ｃ ｏ ｇ ｃ ｏｔｎ ｔ ｒ ｒｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｕ ｃ ｎ ｒ ｍａｅ ｌｍｏ ｉ — ｆ ｏ ｆ ｙ ｉ ｉ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｕ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｕ ｆ ｃ ｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ Ｓ ｒ ａ ｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
Ｌ ｉ Ｚ ａ ｇ Ｈｕｃ ｅ ｉ ｅ ｄ ｈ ｎ ｉｈ ｎ
结构结合某种低 表面能物质 （ 如蜡质 晶体 ）构成 的， 其具有 较小 的滚动接触角和 自清洁效果 。 。超疏水 表面所 具有 的非润湿 和 自清洁特性使其 可以广泛地应 用在人类 的 日常生活与工农业生产中。例如 ，将此类 表面应用在微／ 纳米机械 电子系统 中可 以有 效地改 善 其抗黏着特性 。 ；微流体系统中的超疏水表 面可以 有效地减少流体阻力 ，提 高微 流体系统工作 的可 靠性 。此外 ，超疏 水表 面在农 业 除草剂 、 自清洁 材料… 等诸多方 面均有 应用 。因此 ，研 究 和开发
基底上 ，结果 表明 ，粗糙铝基底 上的接触角远大于光 滑硅基底上 的接触角 ，且达到超疏水 。
３ ３ 电 纺技 术 ．
２ ２ 有机硅烷树脂及聚合物 ．