超疏水材料的制备及推广
超疏水涂层的制备与应用
超疏水涂层的制备与应用在当今科技迅速发展的时代，材料科学领域不断涌现出各种创新的成果，超疏水涂层便是其中备受瞩目的一项。
超疏水涂层因其独特的性能，在众多领域展现出了广阔的应用前景。
一、超疏水涂层的基本概念超疏水涂层，顾名思义，是一种具有超疏水特性的表面涂层。
当水滴与这种涂层表面接触时，会形成较大的接触角（通常大于150 度），并且水珠能够轻易地滚落，带走表面的灰尘等污染物，实现自清洁的效果。
超疏水现象主要源于表面的微观结构和低表面能物质的共同作用。
在微观层面，表面通常具有粗糙的纹理或微纳结构，这增加了表面的实际接触面积，使得水滴难以浸润。
同时，涂层中含有的低表面能物质，如氟化物、硅烷等，进一步降低了表面的能态，增强了疏水性能。
二、超疏水涂层的制备方法1、模板法模板法是制备超疏水涂层的常用方法之一。
通过使用具有特定微观结构的模板，如纳米多孔氧化铝模板、光刻胶模板等，将材料填充到模板的孔隙或凹槽中，然后去除模板，从而获得具有特定微观结构的超疏水涂层。
2、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于化学反应的制备方法。
首先制备含有前驱体（如硅烷）的溶胶，然后通过凝胶化、干燥和热处理等过程，形成具有超疏水性能的涂层。
这种方法可以在不同的基底上制备均匀的涂层，并且可以通过调整反应条件来控制涂层的性能。
3、化学气相沉积法化学气相沉积法是在高温和真空条件下，将气态的反应物质引入反应室，在基底表面发生化学反应并沉积形成涂层。
通过选择合适的反应气体和控制反应条件，可以制备出具有特定结构和性能的超疏水涂层。
4、电化学沉积法电化学沉积法是在电场的作用下，将溶液中的离子在电极表面还原并沉积形成涂层。
这种方法可以精确控制涂层的厚度和结构，并且适用于在导电基底上制备超疏水涂层。
三、超疏水涂层的应用领域1、自清洁领域超疏水涂层的自清洁特性使其在建筑外墙、玻璃幕墙、太阳能电池板等表面具有广泛的应用前景。
建筑外墙上的超疏水涂层可以减少灰尘和污垢的附着，降低清洁成本；玻璃幕墙上的超疏水涂层可以使雨水迅速滚落，保持表面的清洁和透明度；太阳能电池板表面的超疏水涂层可以减少灰尘的积累，提高发电效率。
超疏水材料的制备与应用前景
超疏水材料的制备与应用前景哎呀，要说这超疏水材料，那可真是个神奇的玩意儿！我记得有一次，我去公园散步，正好赶上下雨。
我躲在亭子里避雨，看到旁边的荷叶上，水珠一颗颗滚落，荷叶却一点也没被打湿。
当时我就想，这大自然可真是奇妙，居然有这种神奇的现象。
后来我才知道，这其实就是超疏水现象的一种体现。
那什么是超疏水材料呢？简单来说，就是一种表面与水的接触角大于 150 度，滚动角小于 10 度的材料。
要制备这种神奇的材料，方法还真不少。
比如说，我们可以用化学气相沉积法。
这就好比是给材料穿上一层特殊的“防护服”，让水根本沾不上边。
还有溶胶凝胶法，就像是给材料做了一次“美容护理”，让它的表面变得超级光滑，水一碰到就溜走了。
咱们先来说说化学气相沉积法。
这个方法就像是在一个神奇的魔法室里操作一样。
把需要处理的材料放进一个充满特殊气体的容器里，然后通过加热或者其他方式，让这些气体在材料表面发生反应，形成一层薄薄的、具有超疏水性能的涂层。
这层涂层就像是给材料披上了一层隐形的雨衣，水滴滴上去，就像在荷叶上一样，咕噜噜地滚走了。
溶胶凝胶法呢，稍微有点复杂。
先得准备好一些特殊的化学溶液，然后把材料浸泡在里面。
这些溶液会慢慢地发生化学反应，在材料表面形成一层凝胶。
经过一系列的处理，比如干燥、加热等等，这层凝胶就会变成具有超疏水性能的涂层。
这个过程就像是给材料做了一个深度的 SPA，让它焕然一新，拥有了超级疏水的能力。
还有一种方法叫模板法。
这就像是用一个模具来塑造材料的形状和表面结构。
先准备一个具有特殊微观结构的模板，然后把材料填充进去或者在模板表面进行处理。
最后去掉模板，留下的就是具有超疏水表面结构的材料啦。
这种方法就像是做蛋糕的时候用模具做出各种形状一样，只不过我们做出来的不是蛋糕，而是超疏水材料。
除了这些方法，还有刻蚀法、自组装法等等，每一种方法都有它的独特之处。
那超疏水材料都能用来干啥呢？这用处可多了去了！比如说在建筑领域，我们可以把超疏水材料涂在建筑物的外表面，这样雨水就不会在墙壁上留下痕迹，建筑物也不容易受到雨水的侵蚀。
超疏水涂层材料的制备及应用研究
超疏水涂层材料的制备及应用研究随着科学技术的不断发展，疏水性材料逐渐成为各个领域的研究热点。
特别是在材料科学和工程领域，疏水性材料的研究与应用受到广泛关注。
超疏水涂层材料是一种疏水性材料，能够在水面形成极为完美的水珠，被广泛用于自清洁、防水、污染防治等领域。
本文将探讨超疏水涂层材料的制备方法和应用研究情况。
一、超疏水涂层材料的制备方法超疏水涂层材料是利用材料表面形态和化学结构对水珠和污染物的吸附性能进行调控，在表面形态和化学结构上进行优化来实现水珠翻滚的目的。
目前较为流行的制备方法主要有以下几种：1.自组装法自组装法是将具有疏水性的有机物分子或金属氧化物纳米粒子通过自组装作用构筑在基底表面上，形成规整、有序排列的纳米结构而实现疏水性材料的制备。
自组装法的优点是制备简单，成本低廉，而且可以通过控制自组装过程来调整材料表面的化学结构和形态，进一步提高其疏水性能，但是，自组装法制备的材料存在稳定性和易剥落的问题。
2.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将一种溶胶溶解在一定比例的溶剂中，形成溶液，利用激发剂或热处理等方法将其凝胶化，形成含有大量孔隙和界面的凝胶体。
在凝胶体中加入具有疏水性的有机物分子或金属氧化物纳米粒子，通过热处理或光照等方法形成超疏水涂层材料。
溶胶-凝胶法制备的材料具有高度的疏水性和化学稳定性，在光学和电子器件、油墨、医疗设备等领域有广泛的应用。
3.化学还原法化学还原法是将含有镀银颗粒的材料与还原剂反应，使银颗粒还原成纳米级别的银质，形成一个超疏水的涂层。
化学还原法制备的材料具有很好的化学稳定性和可用性，可以在电子设备、生物医药、防水等领域中得到广泛应用。
二、超疏水涂层材料的应用研究超疏水涂层材料的应用领域非常广泛，下面我们将从自清洁、防水、污染防治等角度来具体探讨其应用研究情况。
1.自清洁超疏水涂层材料能够形成极为完美的水珠，水滴沿材料表面滚落时，可以带走表面的污染物，从而实现自清洁功能。
超疏水涂层材料的自清洁功能在玻璃、建筑材料、塑料等领域得到广泛应用。
高性能超疏水材料的制备与应用研究
高性能超疏水材料的制备与应用研究近年来，高性能超疏水材料的制备与应用研究在科技领域引起了广泛的关注。
这类材料具有特殊的表面结构和化学性质，能够迅速排斥液体，同时还具备优异的自清洁和抗污染能力。
本文将从制备方法和应用前景两个方面探讨高性能超疏水材料的研究进展。
一、制备方法高性能超疏水材料的制备是实现其功能性的首要步骤。
目前已经有多种方法被开发出来，如模板法、化学改性、激光刻蚀等。
其中，模板法是较为常见和经典的一种制备方法。
这种方法通过使用特殊的模板结构来构建高密度、微小尺寸的纳米结构，从而实现疏水材料表面的微纳结构化，以增加接触角。
另一种方法是化学改性，它通过在材料表面引入疏水基团或在材料内部引入纳米颗粒，改变材料的化学性质以提高疏水性能。
激光刻蚀则是一种快速制备微纳结构的方法，通过激光束在材料表面局部熔化和蒸发，形成微小的柱状或碗状结构，从而实现超疏水性能。
二、应用前景由于高性能超疏水材料的独特性能，其应用前景广阔。
首先，该类材料在防污和自清洁方面表现出色。
由于其超疏水性能，液体在其表面无法附着，从而避免了污染物的沾染。
这使得高性能超疏水材料在建筑材料、车身涂层等领域具备了广泛的应用前景。
另外，超疏水材料还能应用于油水分离、水滴操控等技术领域。
例如，利用超疏水材料制备的油水分离膜，在海洋石油开采领域具有重要的应用价值。
与此同时，高性能超疏水材料的制备和应用也面临着一些挑战。
首先，制备过程中的成本较高，限制了其大规模应用。
其次，超疏水材料在长时间使用过程中会受到外界环境的影响，表面结构容易受损，导致超疏水性能下降。
此外，超疏水材料的稳定性和可持续性也是当前研究的重要议题。
为了解决这些问题，学者们正在努力探索新的制备方法和改进现有的技术。
例如，一些研究人员尝试利用生物可降解材料来构建超疏水表面，以提高可持续性。
还有一些人在研究中提出通过混合不同材料形成多级结构，以增强材料的稳定性和耐用性。
总结起来，高性能超疏水材料的制备与应用研究展现了广阔的前景和巨大的应用潜力。
超疏水材料的制备与应用研究
超疏水材料的制备与应用研究近年来，超疏水材料因其在各个领域的广泛应用而备受关注。
超疏水材料是一种具有特殊表面结构或化学成分的材料，能够使液体在其表面形成一个高度球形、滚动的状态，实现极高的液体浸润角，从而呈现出极强的疏水性能。
它不仅在润湿性方面具有独特优势，还具备防污染、减阻和抗腐蚀等特性，因此在自清洁、油水分离、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
超疏水材料的制备可以通过物理方式、化学方法以及结构设计来实现。
物理方式主要包括电化学沉积、脉冲激光熔化和溅射沉积等。
这些方法通过改变材料的表面形貌和结构，实现液体在表面的球形滚动，从而达到超疏水的效果。
而化学方法主要通过在材料表面引入一定的化学成分，使其在液体接触时表现出超疏水性质。
此外，结构设计也是制备超疏水材料的有效途径，例如构建微纳米级的空洞结构、毛细管阵列结构等。
这些设计使得材料表面形成微结构，进而影响液体在其表面的接触角度，实现超疏水效果。
超疏水材料在各个领域的应用也越来越广泛。
在环境保护方面，超疏水材料可以应用于油水分离、污水净化等领域。
通过构建具有特殊结构的超疏水材料，可以使油水分离更加高效、节能，并且具备自清洁作用，减少了污染物的排放。
在生物医学领域，超疏水材料可以应用于人工器官、药物传输和细胞培养等方面。
超疏水材料的独特表面结构可以阻止细菌的附着和生物污染的发生，提高材料的生物相容性。
此外，超疏水材料还可以应用于液滴驱动、光学涂层等领域，为科技发展提供了新的可能。
然而，超疏水材料的应用仍面临一些挑战。
首先，超疏水材料的制备工艺和成本仍然较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，超疏水材料在长期使用过程中可能出现耐久性差、易被污染等问题，需要进一步加以改善。
另外，超疏水材料的应用环境对其性能也有一定要求，例如高温、高湿度等情况下的稳定性问题。
因此，超疏水材料的研究仍需深入，不断优化制备工艺和改进性能，以满足不同领域的需求。
在未来的研究中，超疏水材料的制备技术和应用前景依然广阔。
超疏水材料的设计与制备
超疏水材料的设计与制备近年来，超疏水材料备受关注，因其在自洁、防污、抗污染等领域具有广泛应用前景。
本文将讨论超疏水材料的设计原理以及制备方法。
一、超疏水材料的设计原理超疏水材料的疏水性主要取决于其表面的微观结构和化学成分。
常见的超疏水材料设计原理包括微结构模仿与表面修饰两种。
微结构模仿是通过模仿自然界中一些生物体表面的特殊结构，实现超疏水性。
例如，莲叶表面是超疏水的，其疏水性能源于其微米级的细疙瘩结构和纳米级的蜡质颗粒。
将这种微结构复制到材料表面，可以使其具有类似的超疏水性能。
表面修饰是通过在材料表面改变其化学成分，实现超疏水性。
这种方法通常包括两个步骤：首先，将材料表面处理成亲水性；然后，通过化学反应将亲水表面转变为疏水表面。
具体的表面修饰方法包括化学气相沉积、溶液浸渍和化学修饰等。
这些方法可以改变材料表面的化学成分，使其具有疏水性。
二、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法多种多样，根据具体需求的不同，选择适合的制备方法至关重要。
下面将介绍几种常用的制备方法。
1. 纳米粒子法纳米粒子法是一种常见的制备超疏水材料的方法。
首先，通过化学合成或物理方法获得一定大小的纳米粒子；然后，在材料表面涂覆一定厚度的纳米粒子，形成类似于莲叶表面的微结构，从而实现超疏水性。
2. 化学修饰法化学修饰法是通过在材料表面进行一系列的化学反应，改变其化学成分，实现超疏水性。
常用的化学修饰方法包括硅烷偶联剂修饰、金属有机骨架材料修饰等。
3. 高分子涂层法高分子涂层法是通过在材料表面涂覆一层高分子材料，形成一定的表面结构和化学成分，实现超疏水性。
常用的高分子材料包括聚四氟乙烯、聚合物聚合方法和聚合物共挤出法等。
三、超疏水材料的应用前景超疏水材料具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用领域。
1.自洁涂料超疏水涂料能够使涂层表面形成微细的颗粒结构，使污染物无法附着在涂层表面，从而实现自洁效果。
这种自洁涂料可以应用于建筑、汽车、船舶等领域。
超疏水材料的制备与应用研究
超疏水材料的制备与应用研究近年来，超疏水材料在科学界引起了广泛关注。
超疏水材料具有微纳结构特征，使得其表面能够高效地抵抗液体的渗透，形成水珠滚落的特殊性质。
这些材料的疏水性能使得它们在许多领域中具有广泛的应用潜力，例如抗污染涂层、油水分离、生物医学材料等。
超疏水材料的制备方法多种多样，常见的方法包括表面修饰、纳米材料复合以及直接合成等。
其中，表面修饰方法是最常见的一种。
通过表面修饰，可以在材料表面引入微纳结构，例如纳米棱柱、纳米凸棱等。
这些微纳结构能够降低液体与材料表面的接触面积，从而减少粘附力，实现超疏水的效果。
同时，纳米材料的复合也是一种有效的制备方法。
例如，将纳米颗粒与聚合物基体复合后，可以形成具有高度疏水性的复合材料。
此外，一些研究人员还通过直接合成超疏水材料。
例如，通过聚合物溶液的自组装过程，可以形成具有微纳结构的超疏水材料。
超疏水材料的应用研究也日益深入。
其中，抗污染涂层是一个重要的应用领域。
由于超疏水材料表面的特殊性质，它们能够有效地抵抗污染物的附着。
因此，将超疏水材料应用于建筑物、汽车、船只等表面涂层上，可以提高材料表面的自洁能力，降低清洁和维护的成本。
此外，超疏水材料还可以用于油水分离。
由于其疏水性能，超疏水材料能够选择性地吸附油类物质，而不吸附水分子。
这种特性使得超疏水材料在海洋油污染治理、废水处理等方面具有广泛的应用前景。
此外，超疏水材料还可以应用于生物医学领域。
例如，在人工晶状体、医疗器械等方面，超疏水材料可以有效防止细菌的附着和生物膜的形成，减少感染的风险。
然而，超疏水材料的制备与应用仍然面临一些挑战。
首先，制备过程相对复杂，需要精确的实验条件和材料控制。
其次，超疏水材料在实际应用中的稳定性和耐用性也是一个问题。
由于超疏水材料的微纳结构易受外界环境的影响，所以在实际应用过程中需要进行相应的保护和维护。
此外，超疏水材料的高昂制备成本也限制了其在大规模应用中的推广。
综上所述，超疏水材料的制备与应用研究是当前科学界关注的热点。
超疏水材料的制备与应用
超疏水材料的制备与应用近年来，超疏水材料在科技领域中引起了广泛的关注与研究。
超疏水材料是一种表面具有高度疏水性的材料，其具备极佳的自清洁能力和防污性能。
本文将探讨超疏水材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
首先，超疏水材料的制备方法多种多样，其中最常见的是采用化学方法。
通过在材料表面涂覆一层特殊的化学涂层，可以使其表面呈现出极高的疏水性。
例如，使用聚偏氟乙烯（PTFE）等高分子材料进行涂覆，可以形成一层类似蜡状的涂层，其表面具有微细的凹凸纳米结构，从而实现超疏水效果。
此外，物理方法也可用于超疏水材料的制备。
物理方法指的是通过改变材料表面的形貌结构，实现其表面疏水性的提高。
例如，利用激光刻蚀技术可以在材料表面形成微细的纳米结构，从而提高其疏水性能。
通过物理方法制备的超疏水材料具有较好的稳定性和耐久性，被广泛应用于海洋船舶舰船、建筑材料、玻璃制品等领域。
除了制备方法，超疏水材料的应用也十分广泛。
首先是在纺织材料领域的应用。
超疏水纺织材料可以有效防止污渍的附着，增加材料的自洁能力和使用寿命。
这对于制作户外服装、防水材料具有重要意义，特别是对于户外运动爱好者来说，更是一种福音。
其次，在海洋工程领域，超疏水材料的应用也非常突出。
由于超疏水材料具有出色的防污性能，能够有效减少海洋生物的附着，从而降低摩擦阻力，提高舰船的行进速度。
这对于节省能源、提高海洋工程装备的效率具有重要意义。
此外，超疏水材料还可以应用于医学器械和生物医学领域。
由于其表面的超疏水性，减少了材料表面细菌和病原微生物的附着，从而减少了细菌感染和交叉感染的风险。
这对于医学器械的使用和病房、手术室的卫生管理具有重要意义。
总而言之，超疏水材料的制备与应用是一个多样化的领域，涉及到多个行业和领域。
通过不同的制备方法，可以得到具有超强疏水性能的材料，从而在纺织材料、海洋工程、医学器械等方面实现广泛应用。
未来，随着科技的不断发展与进步，超疏水材料的制备和应用将会进一步拓展，为我们的生活带来更多的便利和改变。
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超疏水材料的制备及推广杨文俊（兰州理工大学兰州730050）摘要：简述了对超疏水材料表面的特征，介绍了目前比较先进的制备方法以及在日常生活，农业、工业、医学、国防等方面的推广，最后阐述了超疏水材料的市场前景。
关键字：超疏水材料；薄膜；物流；战略；应用文献标识码：A落在荷叶上的雨滴形成水珠顺着叶面缓缓滚动而落下, 这种抗水性称为荷叶效应. 这是由于荷叶表面的疏水层呈现纳米级的凹凸不平, 减少了水珠与叶面的接触面积. 植物叶子表面具有的超疏水自清洁的特性, 为构建人工疏水表面及设计浸润性可控的界面提供了灵感, 引起了研究者的极大关注. 近年来, 超疏水性表面的研究已成为比较活跃的研究课题之一, 这对制备新的高性能的功能材料表面有重要的作用。
目前国家在积极倡导可持续发展，地球的燃料越来越紧缺，在传统燃料输送设备中, 剩余燃料都会造成很大的浪费,我们可以通过利用我们的薄膜技术，在管道内壁涂一层超疏水材料薄膜，这样我们就可以减少资源的浪费，同时也有利于管道的保护。
与此相关的应用是使用超疏油表面进行燃料经济性操作, 即在设备内制得超疏油表面, 虽然所用的表面是超疏油性的, 但其制备原理与超疏水表面制备方法极其类似, 在油料输送管道和储油罐内制备出以低表面能物质修饰的粗糙表面, 同样可以适用于低表面能油料流体的输送。
这一成果具有很高的工业应用价值, 其规模化应用潜力巨大。
这仅仅是在能源方面的应用。
我们可以扩大超疏水材料的应用，使他能够渗透到我们的各个领域，通过利用超疏水材料薄膜，去改善我们生活中的各类物品。
如果将超疏水材料推广到诸多领域，将很好地推动超疏水薄膜材料的应用，他将有很好的前途。
值得一提的是在交通方面，超疏水材料有很大的推广，无论是在汽车的玻璃还是在电池，发动机都能起到很好的改善。
1、超疏水的理论依据固体表面的润湿性是由固体的表面化学组成和表面三维微结构决定的,液滴在固体表面的润湿特性常由杨氏方程描述( Young’s Eq. ,Fig.1) 。
液滴与固体表面间的接触角大,润湿性差,其疏液体性强。
通常有两种方法提高固体表面的水接触角和疏水性。
一是通过化学方法降低固体的表面自由能,二是在疏水表面提高固体表面的粗糙度。
目前已知的疏水材料有机硅、有机氟材料的表面能低,并且含氟基团的表面能依- CH2- > - CH3 > - CF2 - > C -F2H > - CF3的次序下降。
- CF3基团的表面能小至617 mJ/ m2,水接触角最大,通过Dupre公式可计算为11512°[2],长链碳氢基团的自组装有序单层膜的水接触角可达112°。
而通常低表面能无序排列的有机硅、有机氟聚合物的水接触角分别为101°、110°[3]。
自然界植物荷叶表面的超疏水自清洁现象启发了科学工作者,他们通过观察植物叶表面的微观结构,认为这种自清洁的特征是由纳米与微米双微观粗糙表面结构引起的。
Wenzel[4]发展了杨氏方程,提出了固体粗糙表面的接触角方程(Fig. 1) ,引入了粗糙度因子r。
提高固体表面粗糙度,对于疏水表面(θ> 90°) 则可大大提高其疏水性,可高达150°以上。
Cassie[5]在此基础上考虑到实际中固2液界面中的空气气泡,提出了应用更为广泛的Cassie 模型和方程(Fig. 1) 。
由此可见,超疏水涂膜的实现离不开疏水材料和特定的表面粗糙度。
2.超疏水表面的制备方法超疏水表面的制备方法近年来也得到了很大的发展, 常见的有溶胶凝胶法、化学蚀刻法、化学沉积法、模板法等等, 人们利用这些方法得出了不少性能优异的超疏水表面。
2．1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法, 在玻璃基材上形成伯姆石晶体, 随后用氟硅烷修饰, 得到超疏水表面, 水滴接触角可达到168. 3°。
水解由异丙醇铝和乙酸乙酯组成的螯合物制得溶液, 将涂层后的玻璃板用硬脂酸正己烷混合液修饰, 得到透光率为62% , 水滴静态接触角168°的半透明薄膜。
基于硅面, 以硅酸乙酯为前体溶液, 形成粗糙表面后进行修饰, 得到高透光且接触角为156°的薄膜。
实验将不同的聚合物掺入溶液中对比。
结果表明, 不同的掺杂物对膜各项性能影响不同。
用氧化铝凝胶涂层, 形成粗糙薄膜后用氟硅烷修饰。
处理过程中加入添加剂, 进行对比。
结果表明添加酸或碱, 使pH 值在5. 5~ 8.0 之间会促进粗糙表面的形成; 加入无机盐和醇类会抑制粗糙表面的形成。
以上两个实验探讨了影响溶胶凝胶法制备超疏水膜的因素, 为确定该法最佳反应条件提供了依据。
2．2 化学修饰法使用已进行化学修饰的硅纳米颗粒制备出超疏水表面, 并用直径在150~1600nm 范围内的颗粒进行对比, 结果表明, 超疏水效果主要是由粗糙的表面形态, 而非化学组分所主导的。
该实验进一步证实了表面形貌对超疏水性能的重要影响, 为该领域理论的进一步发展提供了依据。
在不锈钢表面首先构造出微纳米二层结构, 然后使用低表面能材料进行修饰, 最终得到具有超疏水效果的表面, 水滴在该表面的接触角为150°, 滚动角为4°。
此方法成功应用在金属材质上, 为工业设备及金属防锈研究开阔了思路。
用原子转移自由基聚合( ATRP) 制出粗糙表面后用全氟链及烷基链分别进行修饰, 得到超疏水的纤维素表面。
对比实验表明, 在超疏水性能、自清洁功能及稳定性等各项性能的表现上, 使用烷基链进行的修饰取得了类似于用全氟链进行修饰所得到的效果。
该方法结合了当今流行的AT RP法, 拓宽了制备超疏水表面的思路, 但因ATRP 所需反应条件及设备都较苛刻,故在推广上有一定难度,如攻克这一瓶颈, 则此方法发展空间极大。
2．3 模板结合烧结法采用模板法首次以普通滤纸作为模板, 将聚四氟乙烯与模板进行冷轧处理之后烧除滤纸模板, 所得到的聚四氟乙烯表面呈现出仿荷叶形貌。
将该表面置于不同的酸环境中, 表现出稳定的超疏水性。
此法可重复性强、便于操作, 是一种简单的制备超疏水表面的方法, 规模化生产前景较好。
2．4 喷涂法采用烷基羧酸金属盐类, 例如Cu[ CH3 ( CH2 ) 10COO] 2 等制成溶液, 通过喷涂法将溶液直接喷涂到基板表面, 常温固化后, 即可得到超疏水表面。
优化溶液的浓度配比可得到稳定性较好的超疏水层。
该方法对环境友好, 形成的超疏水表面易于修复, 适用性广, 对于各种基材例如金属、玻璃、纸张等都有很好的粘着力, 发展前景广阔。
2．5 电解沉积法在铜质基材上通入电流, 当电流密度达到0. 08A/ cm2 时得到仿荷叶形貌的表面, 水滴在该表面上的接触角为153. 5°、滚动角为7.9°。
该实验第一次证实了在亲水性金属基材上可以存在超疏水表面。
2．6 微相分离法利用聚氯乙烯在四氢呋喃和乙醇混合溶液中的微相分离现象,得到了超疏水膜, 水滴接触角为154°,滚动角为7°。
实验设置了参照实验, 结果表明pH 值在1到13的宽幅范围内, 水滴接触角变化很小, 呈现出较好的耐受性。
将该表面暴露于室外, 接触角变化很小。
此种制备工艺相比其它方法有较大的精简、可重复性强且得到的薄膜超疏水性能稳定、耐受性好, 是一种不错的制备方法。
2．7 原位聚合法采用一种新方法, 利用蒙脱土( MMT) 能在醇中发生层间膨胀以及MgCl2 能与醇形成醇合物的性质, 将Zieg ler Nat ta 催化剂组分T iCl4和MgCl2负载到MMT 的层间, 利用Ziegler N at ta 催化剂特有的∀形态复制效应#, 通过乙烯原位聚合制备出了具有微纳米结构、花瓣形态的表面, 该表面与水的接触角为152. 2°。
该种方法构思巧妙, 设计合理, 但实验步骤稍显复杂, 可适当推广。
2．8 液相法不使用任何模板、表面活性剂或添加剂, 直接通过液相制备方法, 使铜基底上生成氧化铜的微纳米结构, 得到了超疏水性良好的表面。
利用氢氟酸调控溶液的pH 值, 在95 % 下制备出了具有∀花球#特征的微纳米阶层结构薄膜。
该表面不仅具有超疏水性, 而且在真空紫外光照和暗室保存的循环作用下具有超疏水与超亲水可逆转变的特征。
这种新颖的结构及其特异的润湿特性, 有助于该薄膜在微流体器件上的应用, 且此种可进行双超性转换的表面在今后众多领域会有很大的发展空间。
2．9 化学蚀刻法使用盐酸刻蚀, 阴离子表面活性剂作为辅助刻蚀剂, 在铝质的表面形成微纳米粗糙结构, 此表面经过低表面能物质的修饰, 形成了接触角大于160的超疏水表面, 使用此种方法得到的表面在不同pH 环境及长期暴露状态下仍具有良好的超疏水性, 表现出良好的稳定性。
2．10 静电纺丝法与煅烧法相结合用静电纺丝技术先制备出粗糙的聚乙烯基吡咯烷酮/ 钛凝胶复合纳米纤维网膜, 然后用修饰剂进行修饰, 这样不需后续处理, 就能制备TiO2超疏水材料, 所得到的表面与水的接触角为154°,滚动角2. 1°。
这种方法采用的修饰剂成本较低, 所得材料可被设计用于防水织物、无损失液体运输、微流体等领域, 具有良好的应用前景。
2．11 阳极氧化法采用阳极氧化技术与喷砂方法相结合, 通过氟硅烷的修饰, 制备出铝基超疏水表面。
该表面可以稳定捕获空气形成气垫, 水滴接触角达到157°, 经计算得出表面约有92. 3% 的面积是水滴和空气接触。
该种方法新颖、简单, 得出的表面疏水效果比较理想。
2．12 水热法利用水热法制备出空间取向一致的ZnO 纳米棒阵列, 经修饰剂修饰后, 得到超疏水表面。
将水滴滴在薄膜表面, 所得接触角为( 160 士1) °, 滚动角为5°。
此种方法简化了制备工艺且具有较高的可重复性。
3．1 微物质能量领域超疏水表面的一个很重要的应用即为其超疏水性的可逆性。
超疏水可逆性原理可应用于液滴或纳米粒子的操纵和微米级毛细管引擎。
通过光照或电压等增加下板表面能量到一定值, 半月板下移形成毛细管桥, 反则下半月板恢复到原来的位置( 见图2.1) 。
类似的原理可以用于微物质的操控, 例如, 一个小液滴, 当承载基板为低表能时被抬起; 反则液滴被释放。
这样就可以实现表面能与机械能之间的能量转化, 进而促成多种能量之间的变换。
此类实验的成功为微物质领域的能量应用发展提供了广阔的空间。
图2.1 此为一可将表面能转化为机械能的∀毛细管引擎表示增加表面能, 形成毛细管桥, 半月板下移;表示减少表面能, 毛细管桥消失, 半月板恢复原位;K 代表弹力系数, x 代表垂直方向的位移, Fm 代表半月板所受力。