超疏水表面
超疏水表面

剂。
化学溶液沉积法制备超疏水氧化锌薄膜
实验步骤
将清洗好的玻璃衬底采用旋涂工艺在匀胶机上制备ZnO缓冲层,转 速2000r/min。反复旋涂、干燥四次后,将玻璃衬底在400℃热处理 30min以形成ZnO缓冲层薄膜。 配备硝酸锌浓度为0.01mol/L的溶液作为化学沉积的溶液,NaOH浓 度分别为0.35mol/L、0.4mol/L、0.45mol/L。将已涂覆缓冲层的玻 璃衬底垂直插入沉积溶液中,在一定的加热速度和磁力搅拌速度下 升温至 75 ℃,继续反应一定的时间后,即可在玻璃衬底上获得 ZnO 纳米棒阵列膜。 将所制得的ZnO薄膜分别经去离子水淋洗后,在100℃下烘干。然 后放入葵基三乙氧基硅烷/乙醇溶液(10mmol/L)中,24h后取出,用 乙醇淋洗,在150℃加热2h。
刻 蚀 法
沉 积 法
模 板 法
溶 胶 凝 胶 法
相 分 离 法
静 电 纺 丝 法
纳 米 颗 粒 法
化 学 腐 蚀
激 光 刻 蚀
等 离 子 体 刻 蚀
光 刻 技 术
平 版 印 刷 术
物 理 气 相 沉 积
水 热 生 长 法
化 学 气 相 沉 积
电 化 学 方 法
层 层 组 装 技 术
超疏水表面技术存在的问题
适当增加沉积时间可以提高ZnO薄膜的疏水性,但薄膜的 疏水性与ZnO纳米棒阵列膜的规则性似乎关系不大。
谢 谢
超疏水表面技术的发展趋势
解决现存问题, 进行规模化生产
产业化
发 展 趋 势
多功能化
对自然界动植 物进行仿生
光、电、磁、热 等外界刺激响应
智能化
超疏水表面技术的潜在应用
门窗玻璃
潜 在 应 用
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。
超疏水表面亲水原理

超疏水表面亲水原理超疏水表面亲水原理超疏水表面是一种新型材料,它有着特殊的表面结构,能够在水接触时将其完全弹开,形成极度减少接触面积的微观水泡,使液体无法附着其表面。
超疏水表面有着广泛的应用,例如自清洁、增加传热性能、生物医学应用等领域,在这篇文章中,我们将探究超疏水表面亲水的原理。
超疏水表面结构超疏水表面的结构是超级微观的,可以通过高分辨率显微镜来观察。
该表面的结构是一种类似于菊花状的结构,由微米级的柱子或组织构成。
在这个结构之下,还有一层罩在上面的氟碳聚合物薄膜,这种薄膜是一种具有高化学稳定性和低表面自由能的物质。
超疏水表面对水的作用当水分子接触超疏水表面时,由于该表面的菊花状结构,大部分水分子将从高小面塞入该表面上,而不是贴在表面上。
在水分子进入该表面微孔之后,由于空气合力作用,会形成一种微观上的水泡,这种水泡易于流动,大量的空隙留了在该表面的水与其它物质接触面之间,从而减少了该表面与液体的接触面积。
在液体浸润超疏水表面的过程中,水分子的表面张力完美地掌握了水分子的行为,使它们疏离与超疏水表面的“交往”状态。
超疏水表面亲水原理超疏水表面亲水是一种极其受欢迎的特性,它是指表面积聚一定的能够与水分子接触的原子基团,即向水分子开放一定的接受范围的机会,以确保该材料表面上的水分子在合理的范围内能够像普通干净水一样,或者更容易地拥有强大的悬浮性和流动性,从而使这些表面和液体的接触面积得到进一步的缩减,从而最大限度地模拟液体的本来特性。
总之,超疏水表面亲水的原理是通过表面上特殊的结构和表面张力控制,减少表面与液体的接触,从而降低对超疏水表面的附着力,形成超疏水表面的亲水特性。
该特性为超疏水表面的广泛应用提供了基础,可以在很多不同领域中使用。
复合材料表面超疏水

复合材料表面超疏水目录一、内容概要 (2)1.1 复合材料的定义与特点 (2)1.2 超疏水的概念及研究意义 (3)1.3 两者结合的研究背景与现状 (4)二、复合材料表面超疏水制备技术 (5)2.1 物理法 (7)2.2 化学法 (8)2.3 生物法 (9)2.4 复合制备技术 (10)三、复合材料表面超疏水性能表征 (11)3.1 表面形貌分析 (12)3.2 接触角测量 (13)3.3 摩擦学性能测试 (14)3.4 耐久性评估 (15)四、复合材料表面超疏水的应用领域 (16)4.1 自清洁涂层 (18)4.2 油水分离 (18)4.3 防腐蚀涂层 (19)4.4 其他应用领域 (21)五、复合材料表面超疏水性能优化策略 (22)5.1 添加剂优化 (23)5.2 结构设计优化 (24)5.3 制备工艺优化 (25)5.4 环境因素影响及应对策略 (25)六、复合材料表面超疏水技术挑战与前景 (26)6.1 技术挑战及存在问题 (27)6.2 发展趋势与展望 (28)6.3 行业应用前景及预测 (30)七、结论 (31)7.1 研究总结 (31)7.2 研究展望与建议 (33)一、内容概要本文档主要探讨了复合材料表面超疏水的设计、制备及其在各个领域的应用潜力。
通过深入研究复合材料的表面性质和微观结构,我们成功地实现了表面超疏水的性能,并在实际应用中展现出了优异的性能表现。
在理论方面,我们详细阐述了超疏水表面的基本原理和特性,包括表面张力、接触角以及表面粗糙度等因素。
我们还讨论了超疏水表面的形成机制,如化学改性、表面改性和自组装等。
在实验方面,我们介绍了复合材料表面超疏水制备的具体步骤和条件,如溶剂热法、溶剂蒸发法和化学气相沉积法等。
我们还通过改变实验参数,如温度、溶液浓度和搅拌速度等,来优化超疏水表面的性能。
在应用方面,我们展示了复合材料表面超疏水在多个领域中的潜在应用价值,如防雾、防水和自清洁表面等。
疏水和超疏水表面以及液滴的特性研究

疏水和超疏水表面以及液滴的特性研究疏水和超疏水表面自从被发现以来,一直引起学术界的广泛关注和研究。
它们与液滴特性密切相关,影响着我们生活和工业生产中的许多方面。
本文将重点论述疏水和超疏水表面的定义、特性和应用,以及液滴在它们上面的行为。
一、疏水和超疏水表面的定义和特性疏水和超疏水表面是一种能够使水珠在表面滑动或者迅速滚落的表面。
疏水表面的接触角通常大于90°,也就是说水珠在平面上的接触面积很小,而对于超疏水表面,接触角通常大于150°,水珠在表面上的接触点几乎为零。
这种特殊的性质与表面的微观结构密切相关。
疏水表面通常具有结构规则的微米和纳米级别的凹凸结构,如微柱、微球、微刺等,这些结构能够使水珠无法在表面上形成平坦的接触,从而流体分子与表面之间的结合力无法克服流体流动的惯性而发生滚落。
相比之下,超疏水表面则是由纳米级别的凸起结构组成,这些结构将水珠高度限制在表面上,水珠几乎无法与表面产生联系,形成飞滑状态。
二、疏水和超疏水表面的应用1. 自清洁和自清洁材料疏水表面具有自清洁性,能够使尘埃、污垢和其他不洁之物很容易地滑落,而无需用清洁剂清洗。
因此,能够应用于自清洁玻璃、自清洁建筑等领域。
超疏水表面应用于材料科学中的自清洁材料、防水材料等方面。
2. 液滴控制技术利用疏水和超疏水表面与液滴之间的作用力的差异,可以实现液滴的精准控制。
例如,疏水表面可用于液滴传输、液滴分离、液滴操纵和液滴切割等技术。
3. 防水和防腐蚀疏水材料可以用于制作防水和防潮的包装材料,它完全能够防止水分的侵入和破坏。
超疏水材料具有抗腐蚀性和耐用性,并可以作为抗污染、防腐蚀等领域中的重要材料应用。
三、液滴在疏水和超疏水表面的行为液滴在疏水和超疏水表面上的行为可以描述为以下几种。
1. 附着行为:在一些不同结构的疏水和超疏水表面上,小液滴能够停留在表面上并完全不移动。
这种特点可以在制作液晶屏等控制液滴位置的技术中得到充分利用。
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。
超疏水原理的自清洁表面

• 1.3.1 开发简单经济、环境友好的制备方法 • 1.3.2 提高超疏水表面的强度和持久性 • 1.3.3 开发超双疏表面
超疏水自清洁涂层虽已有工业化应用,但是超 疏水性能的稳定性和持久性还有待提高,特别是耐 水压冲击性能还有待研究,以防止经暴雨冲刷后破 坏表面结构(如将微尘嵌入微纳坑内),降低超疏 水性能。另外,现有的超疏水涂层功能比较单一, 如果能在其中掺杂其它功能性粒子,则可大大扩 大超疏水涂层的应用范围。
超疏水原理的自清洁表面
研究进展
1.1超疏水表面 自清洁原理
荷 叶 效 应
用十七氟癸基三甲氧基硅烷 改性过的纳米碳酸钙与聚乙烯溶 液混合涂覆于玻璃表面制得超疏 水涂层,接触角可达到155°,同 时研究了该表面的抗灰尘性能,发 现该超疏水表面具有很好的抗灰 尘能力,当黑烟末粉体粘在表面 时很容易被水滴带走。
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超 疏 水 表 面 自 清 洁 原 理 示 意 图
超 疏 水 表 面 自 清 洁 过 程 图
1.2 常见超疏水表面制备现状
1.2.1 超疏水薄膜
a.以多孔氧化铝为模板,以聚丙烯腈 为前体,利用模板挤压法得到阵列聚丙 烯腈纳米纤维膜,与水的接触角(CA) 达173°,将该阵列聚丙烯腈纳米纤维 膜进行热解处理,得到了在全pH 值范 围内具有超疏水性的纳米结构碳膜;以 微米- 亚微米- 纳米复合结构的聚二甲基 硅氧烷(PDMS)为软模板[8],制备聚 苯乙烯(PS)超疏水表面,该表面与水 的接触角高达161.2°。 b.以廉价的聚苯乙烯为原料,采用一 种简单的可控电纺技术,制备出具有新 颖结构的超疏水薄膜。
1.2.3 超疏水金属表面
采用位错刻蚀剂对铝、铜、 锌基体表面进行化学刻蚀,然 后用氟烷基硅烷对刻蚀后的表 面进行疏水化处理得到接触角 大于150°的超疏水金属表面。
荷叶效应引起的的超疏水表面研究

超疏水应用研究
油中试验过程。污垢分别使用公园里旳土壤(Soil)和室内 旳灰尘(Dust)充当,油选用十六烷(Hexadecane)和食用 油(Cooking oil)。经过疏水涂料处理旳表面被部分浸润 在油中,界面处撒有污垢。之后,研究者向表面滴水(为了 便于辨别,水被事先染成蓝色),以清除表面上旳旳污垢。 以上试验体现了疏水疏油超双疏表面,这个想法来自于疏水 材料旳一点拓展,是根据猪笼草旳自清洁效应来旳,属于仿 生研究,能够到达除油旳效果。
超疏水应用研究——超疏液制备
先在Si或是光刻胶基底上采用微机电系统(MEMS)工艺加工 出规则、精确旳“T”型微构造,然后浇注弹性体材料如聚 二甲基硅氧烷(PDMS),得到倒“T”型构造旳PDMS软印章, 将多种可固化材料制成溶液浇筑到PDMS印章上并脱模,最终 在成型旳T型微构造上做低表面能修饰,就能够得到性能优 异旳超疏液表面。
对于需要预防结冰旳表面,这种现象看起来是个好消息。但 是,德国马普所旳福尔默(Vollmer)教授指出,尽管这一 系列工作很酷炫,但怎样应用它还是个难题。尤其在户外旳 开放环境下,依托降低气压来预防结冰极难操作。
超疏水应用研究
了解了超疏水原理和某些有趣旳现象,那么在实际应用中究 竟有那些材料利用了这些原理呢?
荷叶表面粗糙旳微观构造
超疏水研究——水滴玩蹦床
在荷叶表面,圆圆旳水滴滚落,不会润湿表面,而假如是 水滴从高处滴落到超疏水表面上,它们甚至还能弹跳起来。 但是,假如是原本静止旳水滴,有无方法能让它自己“蹦起 来”呢?近来,瑞士苏黎世理工大学布里卡克斯 (Poulikakos)教授旳课题组就让疏水表面上旳水滴自发地 弹跳了起来,这一发觉于2023年11月4日刊登在了《自然》 (Nature)期刊上。
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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)Wenzel’s Theory(1936年):Cassic’s Theory(1944年):cosq C = f s cosq s + f v cos q vq s= q, q v = 180°f s + f v=1cos q C= -1+f s (cos q + 1研究表明,材料的表面能与表面结构是影响表观接触角大小的重要因素,单纯通过改变表面能可获得光滑表面接触角的极限是120°,因此表面微细粗糙结构是获得超疏水表面的关键。
随着微纳米科技的发展,超疏水表面的可控加工成为可能,由于其广阔的应用前景,超疏水表面的浸润性及其应用成为研究的热点。
【制备方法】1 蒸汽诱导相分离法在一定条件下,高分子溶液在溶剂蒸发过程中,溶液热力学状态不稳定,高分子链间易发生自聚集,形成高分子聚集相。
当高分子链聚集到一定程度时,高分子聚集相间发生相分离过程,并形成具有微米纳米级粗糙结构的表面,这种制膜方法被称为蒸汽诱导相分离法。
蒸汽诱导相分离法具有原料来源广泛、工艺简洁、成本低、所制备表面大小不受限制等优点,但可能存在膜强度不够好的缺点。
2 模板印刷法使用荷叶作为原始模板得到PDM S 的凹模板,再使用该凹模板得到PDM S 凸模板,该凸模板是荷叶的复制品,它与荷叶有同样的表面结构,因此表现出良好的超疏水性和很低的滚动角。
该工艺类似于“印刷”,因此称为模板印刷法。
用金属镍来代替PDM S ,获得竹叶的凹模板。
再在金属镍凹模板上使用紫外光固化的高分子材料复制,得到类似竹叶的复制品(图),该复制品具有超疏水能力。
金属镍模板更耐磨、刚性更好、更易准确复制。
3 电纺法通过一种简单的电纺技术,将溶于DMF 溶剂中的PS 制成具有多孔微球与纳米纤维复合结构的超疏水薄膜图。
其中多孔微球对超疏水性能起主要作用,纳米纤维起固定多孔微球的作用,该膜的WCA 达到160. 4。
4 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法就是用含有高化学活性组份的化合物作前驱体进行水解得到溶胶后使其发生缩合反应,在溶液中形成稳定的凝胶,最后干燥凝胶。
溶剂去除后,有时留下一些微纳米孔,这些微纳米孔结构赋予材料某些特殊性能,包括超疏水性。
如有机硅气凝胶,由于孔结构发达使它具有非常高的比表面积、已知材料中最低的密度、非常低的导热系数以及其他特性,因此它被称为“第四代材料”。
有些方法制备的有机硅气凝胶还具有超疏水功能。
溶胶-凝胶法对于无机超疏水材料如ZnO、和的制备具有一定的优势,但存在着工艺路线较长、有溶剂污染和成本较高等缺点。
5 模板挤压法模板挤压法就是使用孔径接近纳米级的多孔氧化铝膜作为模板,将溶解于溶剂的高分子滴于其上,干燥后得到超疏水表面。
通过模板挤压法用亲水性聚乙烯醇材料制备了超疏水表面,接触角可以达到171. 2°。
这可能是由于聚乙烯醇分子在纳米结构上发生重排,使得疏水烷基基团向外,亲水羟基基团向内并形成分子间氢键,体系表面能降低造成的。
图:通过模板挤压法制备了超疏水阵列聚苯乙烯纳米管膜。
该膜不但有超疏水特性,还具有对水超强的高粘滞力,甚至水滴完全反转都不掉落,类似“壁虎脚”。
图:模板挤压法效果好、工艺较简单,但如何获得价格便宜、尺寸大并且性能可靠的模板是关键。
6 激光和等离子体刻蚀法在室温环境下用CO2脉冲激光处理聚二甲基硅氧烷(PDMS),其表面的WCA高达175°。
可能的原因为在激光处理后,PDM S 表面产生多孔结构,PDM S 的分子链排列规整。
在氧气气氛下用等离子处理LDPE 膜,然后再在CF4气氛下用等离子处理,获得透明度高的超疏水LDPE 膜。
但该类方法存在仪器昂贵、成本高、得到超疏水表面积有限等缺点。
7 拉伸法通过拉伸聚四氟乙烯膜Teflon 膜得到表面带有大量孔洞的纤维,从而获得超疏水膜。
另外,在拉伸尼龙膜时证实,微观结构为三角形网状结构的尼龙膜具有超疏水特性,但双向拉伸后,尼龙膜由超疏水转变为超亲水,与水的接触角从151. 2变为0°(图),这估计是三角形网状结构的尺寸在拉伸后发生变化造成的。
拉伸法简单、成本低、可获得面积大的超疏水表面,值得更多的研究。
8 腐蚀法使用低表面能物质修饰铝合金,得到具有超疏水性的金属表面。
另外,对金属铜、锌表面进行化学腐蚀处理,也获得了具有超疏水性的金属表面。
另外,有些方法类似于腐蚀法,即通过一种手段除掉某一部分。
在清洁的玻璃片上涂上聚苯乙烯(PS)水性悬浮液,120 ℃烘干,得到布满相互有些粘结的PS 纳米级微球的玻璃片。
滴一滴0. 5 mol/ L 的Fe (NO3 ) 3 溶液于其上,Fe (NO3)3溶液渗入PS纳米级微球的缝隙。
最后,将样400℃下烧结2h ,使PS模板挥发, Fe (NO3 ) 3分解形成的Fe2O3构成纳米柱状结构图9 其他方法制备超疏水表面还有一些其他方法。
将多孔聚氨酯片浸入粒径约200nm的聚苯乙烯悬浮液中,干燥后该聚氨酯片具有超疏水性和超亲油性,可以作为油水分离器(图)。
电化学法也是常用方法之一。
使用模板法和电化学沉积法制备了微观结构类似玫瑰花的超疏水表面。
使用一步电沉积的方法在导电玻璃基底上制备了具有疏水性能的ZnO薄膜,该膜在紫外光照射下可转变成亲水性薄膜。
【展望】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。
人工制备超疏水表面虽然时间不长,但发展特别迅速,好的制备方法也越来越多,随着研究的深入,会有更多的制备方法出现。
目前,本领域的研究可以朝实用化和产业化方向发展。
另外,还可以扩宽研究的领域,如开发超疏水超疏油表面材料、超疏水超亲油材料、超疏水吸油材料、疏水气凝胶以及带有其他功能的超疏水材料等。
【应用举例】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。
【参考文献】1,哈工大报---揭秘超疏水性表面发布时间:2009-7-2 16:15:372,超疏水表面的制备方法文章编号:1008-9357(2008)02-0230-073,超疏水表面润湿性与流动减阻机理研究(学位论文)作者:吕田上海交通大学分类号:06474,高雪峰,江雷. 天然超疏水生物表面研究的新进展[J] .物理, 2006 , 35 (7) : 559564.5,郭志光,刘维民.,仿生超疏水性表面的研究进展[J ] . 化学进展,2006 ,18 (6) :721726.6,冯琳.超疏水天然材料[D ] . 北京:中国科学院物理研究所. 2005.7,What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent ,progress in the preparation of superhydrophobic surfacesXue-Mei Li, David Reinhoudt* and Mercedes Crego-Calama*Received 17th October 2006First published as an Advance Article on the web 31st January 2007DOI: 10.1039/b602486f。