从自然到仿生的超疏水纳米界面材料
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料
从自然到仿生的疏水超疏水界面材料自然界中存在着许多疏水性极强的物体，比如荷叶、莲花等，它们在接触水的时候会形成水珠，水滴很难在它们表面停留，这种现象被称为“莲叶效应”。
在过去的几十年里，科学家们借鉴了自然界的疏水性特点，研发出了各种仿生的疏水超疏水界面材料，具有广泛的应用前景。
一种常见的仿生疏水超疏水界面材料是由微纳米结构构建而成的，这些微纳米结构可以增加物体表面的粗糙度，从而增大表面与水接触时的接触角，使水珠在物体表面形成较大的接触角，从而实现疏水性。
其中，仿生疏水材料的关键是构建具有微纳米级结构的表面，以实现水珠的快速排泄。
在这方面，研究者们借鉴了自然界中一些具有疏水性的生物材料，比如蜡叶、蜘蛛网等，利用其微纳米结构的特点，研发出了许多具有高疏水性能的仿生疏水超疏水界面材料。
除了微纳米结构，疏水超疏水界面材料还可以包含一些特殊的化学成分，以增强其疏水性能。
例如，研究人员发现一种叫做疏水氟烷的化合物能够在界面上形成稳定的凝胶层，从而实现超疏水性。
将疏水氟烷与微纳米结构相结合，不仅可以在物体表面形成稳定的超疏水层，还可以增强物体表面的抗污染性能。
疏水超疏水界面材料具有广泛的应用前景。
例如，它们可以应用在船舶、飞机等交通工具的表面上，减少水的阻力从而提高运动效率。
此外，它们还可以应用在建筑物的外墙、玻璃窗等表面，减少污染物的沾附，保持干净。
在医学领域，疏水超疏水材料被应用在人体假体表面，以防止细菌和其他微生物的滋生，从而减少感染风险。
除此之外，疏水超疏水界面材料还可以用于水处理和油水分离等领域。
综上所述，自然界中的疏水性物体为科学家们研发疏水超疏水界面材料提供了重要的参考。
通过构建微纳米结构和引入特殊的化学成分，研究人员已取得了一些令人瞩目的成果。
这些疏水超疏水界面材料在交通工具、建筑、医学等领域具有广泛的应用前景，为未来的科技发展带来了新的机遇。
超疏水材料的研究进展
超疏水材料的研究进展摘要：对植物叶表面的超疏水现象研究表明：植物叶表面的微观结构是引起超疏水的根本原因。
本文通过对荷叶表面的研究得到超疏水材料具有的特点：微纳米尺度复合的阶层结构。
通过相分离方法得到超疏水材料，最后对超疏水材料的研究趋势作了展望．关键词：超疏水材料微纳双重结构接触角滚动角Abstract：By studying the nature superhydrophobic bio-surfaces indicates that : the incooperation of micro-structure and nano-structure are both important for the superhydrophobic materials. Such structures are the key for the superhydrophobic material . The phase separation method is employed to prepare the superhydrophobic materials. The latest trends in the study of superhydrophobic materials are also discussed．Key words：Superhydrophobic materials；Micro-structure and nano-structure ; Contect angle; Roll angle引言近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。
所谓植物超疏水能力，就是植物叶面具有显著的疏水，脱附，防粘，自清洁功能等。
固体表面浸润性研究的就是材料的疏水能力。
浸润性是指液体可以渐渐渗入或附着在固体表面的特性。
接触角和滚动角是评价固体表面浸润性的重要指标。
所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大于150º。
超疏水材料发展趋势
江雷研究小组采用化学气相沉积法构建了表面具有纳米
亚微米的双微观结构的Zn0薄膜，测得这种薄膜的静态接触 角可高达164.3°， Zn0薄膜具有如此优良的疏水性能更进 一步印证了纳米亚微米的双微观结构是构建超疏水表面的必 要条件。该小组还通过反复实验探究了Zn0薄膜超疏水性与 亲水性之间的可逆转变。与此同时，他们还在石英基底上采 用化学气相沉积法构建了阵列碳纳米管(ACNT)膜测得该膜 表面的静态接触角为158.5°，如果对该膜用氟硅烷进行修 饰后，碳纳米管膜表现良好的超双疏性(既疏水又疏油)，测 得油和水的静态接触角分别为161°和171°。
.
在微流体控制方面的应用
超疏水材料表面所具有的不浸润性及低表面粘滞力，使 其在微流体控制应用方面也有十分出色的表现。比如控制微 液滴的运动和流动，并以此制造微液滴控制针头，使得在实 验或者生产过程中对液体滴加计量能够精确控制，实验试剂 的添加将更得心应手。如果将这类技术运用到诸如静电喷涂 领域，比如用超疏水材料制造喷漆喷胶等的喷头，将会使喷 涂的液滴更加均匀，雾化效果更好，可以运用在对喷涂效果 有特殊要求的场合。另外如果以这类材料制作毛细管类的材 料，将会使液滴的虹吸量更少，可以制造体积更小精密度更 高的液体传输设备。
在倾斜表面，在水滴即将滚落下的临界状态下，水滴前部和尾部形 成两个不同的接触角θa和θr。接触角滞后值是这两个角的差值，可以用 于表征固体表面所呈现出的亲－ 疏水状态。液滴的滚动特性随着该接触 角的滞后值的上升而减弱。
综上所述，固体与液体的相互浸润性的好坏及其所表现出的亲－ 疏 水性是由接触角和滚动角两者共同表征。接触角越大和滚动角越小说明 材料表面的疏水性越强。
.
在船舶提高浮力方面的应用
据实验观察不论是在水面的滑行、跳跃还 是快速掠过水黾都既不会滑破水面更不会浸湿 腿部。因而也就被美誉为“池塘中的溜冰者”根 据这一现象科学家经过论证得出水水黾特殊腿 部微纳米结构和水面间形成的“空气垫”阻碍了 水黾的浸润,让它们实现了自然界版的“水上漂”。 据了解利用新型超疏水材料制成的超级浮力材 料河以使船表面具有超疏水性并因此在其表面 形成具体版的“空气垫” 改变船与水的接触状态 防止船体表面被水浸湿进而使其在水中运行的
仿生超疏水材料的研究进展及应用2400字
仿生超疏水材料的研究进展及应用2400字摘要：在仿生研究领域，许多奇特的微/纳生物表面现象给予人们大量的启示。
比如荷叶效应、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁，引发了人们对超疏水材料的研究兴趣。
本文综述了仿生超疏水表面的润湿性原理、主要制备方法和应用。
毕业关键词：仿生超疏水；润湿性；制备方法；应用在时间的长河中，大自然不断地孕育生命，每一个生命体都具有其独特的艺术性、科学性。
人类在不断适应自然、认识自然的同时，逐渐开始研究自然。
仿生研究是人们学习自然，提高现有技术的有效手段。
在仿生研究领域，许多奇特的微纳生物表面现象给予了人们大量的启示与想象空间[1]。
比如荷叶效应[2] 、水黾在水面上奔跑以及蝴蝶翅膀的自洁[3]，引发了人们对仿生超疏水材料的研究兴趣。
1 润湿性原理固体表面的润湿性[4]对揭示表面亲、疏水性，强化表面疏水性能和制备疏水表面具有重要意义。
描述润湿性的指标为与水的接触角，接触角小于9O°，为亲水表面，接触角大于90°，为疏水表面，接触角大于150°，则称为超疏水表面。
Wenzel[5]假设液体始终填满固体表面上的凹槽结构，粗糙表面的表观接触角θ?与光滑平坦表面本征接触角θ存在以下关系：r（γs-g-γl-s）/γl-g=cosθ?=r cosθ，式中r是材料表面的粗糙度因子，为固液界面实际接触面积与表观接触面积之比。
而Cassie[6]认为疏水表面上的液滴不能填满粗糙表面上的凹槽，凹槽中液滴下存留空气，从而表观上的固液接触实际上是固液、固气接触共同组成，提出cosθ?=fs（1+ cosθ）-1，式中：fs是复合接触面中凸起固体面积与表观接触面积之比，其值小于1。
而Cassie和Baxter[7]从热力学角度得到适合任何复合表面接触的Cassie-Baxter方程cosθ?=f1cosθ1+ f2cosθ2，式中θ?是复合表面的表观接触角，f1、f2分别是两种介质在固体表面上所占面积的比例，θ1、θ2分别是2种介质界面间（固液、气液）的本征接触角。
从自然到仿生疏水超疏水界面材料
氟单体含量的影响
130
120
110
100
90
80
70
60 0
10
20
30
40
50
60
content of F T M (w t% )
随着氟单体氟单体 含量增加，聚合物 对水的接触角逐渐 增大；
氟丙烯酸酯用量达 到30％左右，表面 性能变化趋于平缓
从自然到仿生疏水超疏水界面材料
核壳结构含氟丙烯酸酯乳液聚合研究
Contact angle (0)
110
100
热处理t的影响
90
80
70
60
0
20
40
60
80
100
120
A nnealing tim e(m in)
Annealing temperature is 120℃, the sample is BMA96FAEA10.2
110 100
90 80 70
40
3
4
w t ra tio ( % )
34
32
30
28
表面张力
26
24
22
20
18
16
0
1
2
3
4
w t ra tio (% )
用极少量的改性的丙烯酸酯树脂膜具有低表面性质
从自然到仿生疏水超疏水界面材料
2.3 嵌段共聚物与无规共聚物表面性能的比较
Type
Samples
WF (%)
Θ
(H2O) degree
从自然到仿生疏水超疏水界面材料
超疏水的水黾腿
水黾，通过其腿部独特的微纳米复合阶层结构实 现超疏水和高表面张力
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超疏水表面是指表面具有很强的疏水能力，水滴在其表面呈现出高度滚动的状态，甚至可以在其表面几乎不留痕迹地滚落。
疏水表面可应用于很多领域，如防水、防腐、防污、润滑等。
为了制备具有超疏水表面的材料，人们通过仿生原型制备技术进行研究分析。
仿生原型制备技术是通过模仿自然界中存在的一些生物体或结构，来设计和制造新材料或产品的技术方法。
在超疏水表面的仿生制备中，主要研究和分析的对象是莲叶和荷叶等植物表面的超疏水性能。
莲叶和荷叶是自然界中具有超疏水表面的植物，其表面覆盖着微小的纳米结构，这些结构是超疏水现象的关键所在。
人们通过仿生原型制备技术，研究莲叶和荷叶表面的纳米结构特征和形成机制，以期能够制备出具有类似表面结构的超疏水材料。
在仿生原型制备技术的研究中，人们首先通过扫描电子显微镜等技术手段，观察和分析莲叶和荷叶表面的纳米结构特征。
研究发现，莲叶表面由许多微小的柱状结构组成，而荷叶表面则由许多微小的凹槽结构组成。
这些结构使得莲叶和荷叶表面具有高度的粗糙度，形成了超疏水的特性。
接着，人们利用仿生原型制备技术制备出具有类似结构和性能的超疏水表面材料。
最常用的方法是通过拓扑结构复制的方法，在材料表面复制出类似于莲叶和荷叶表面的微小结构。
这可以通过模具、自组装等技术手段来实现。
制备出的超疏水材料具有很好的应用前景。
在防水和防污方面，超疏水材料可以应用于建筑涂料、纺织品等领域，有效地防止水和污物的渗透；在润滑方面，超疏水材料可以应用于机械设备的减摩润滑表面，降低能量损耗和磨损。
超疏水表面的仿生原型制备技术研究分析是一项具有重要意义和广泛应用的研究工作。
通过仿生原型制备技术，我们能够深入了解和分析自然界中超疏水表面的形成机制，制备出具有类似结构和性能的超疏水材料，为相关领域的应用提供技术支持。
神奇的超疏水材料,灵感来自荷叶
神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶神奇的超疏水材料是指能够在水面上形成极为稳定的气体膜，使其表面能够完全不受水的浸润，而在水滴滑落时像水珠一样自行滚动，甚至干净的水滴也能在其表面停留很长一段时间。
这种材料在日常生活中有着非常广泛的应用，比如用在防水衣物、防水设备、防污染材料、防龙卷风飞溅、海上船只表面涂装、冰面航行的船只表面涂装等等。
超疏水材料的研究一直是材料科学的重点领域之一，而触觉机器人目前正在逐步发展并逐渐被人们接受，关于神奇的超疏水材料的制作已然成为一个重要的议题。
有趣的是，这些超疏水材料的设计灵感大多来自大自然，比如鲨鱼皮肤、莲花叶片和最为经典的，荷叶表面。
荷叶是一种生长在水中的植物，可以说是自然界中最为经典的超疏水材料之一。
荷叶表面特殊的结构使得其能够在水面上漂浮并且不被浸润。
这种特殊的表面结构被称为蜡质微结构，由于植物表皮细胞蜡质直连排列且极其规则，表皮细胞形态呈现出微观高度和微纳结构级别的复杂结构。
这些微纳结构上的小颗粒和多孔结构使得水分子无法在其上凝聚并在超疏水表面上形成水滴，从而实现了超疏水性能。
如果我们能够将荷叶表面的这种结构以及特殊性能复制出来，将会对材料科学领域产生极大的影响。
荷叶表面的超疏水效果是令人惊叹的，然而如何将这种效果转化为工程材料并制作出实用的超疏水材料，却是一个极具挑战性的问题。
在过去的几十年里，科学家们一直在致力于深入研究荷叶表面的微观结构和物理机制，并试图将这种结构复制到人造材料上。
经过不懈努力，终于取得了一些成果，成功制作出了一系列具有仿生超疏水性能的人造材料。
研究人员通过对荷叶表面的微观结构进行详细的观察和分析，发现其主要特征是微米级的多孔结构和奇妙的微球状微观结构。
这些微孔和微球状结构能够使得水滴无法在表面停留，而是以极快的速度滚动掉落。
基于这一发现，科学家们开始尝试利用纳米技术手段制备具有相似结构的人造材料。
通过控制材料表面的微观形貌，他们成功地制作出了一系列具有良好超疏水性能的材料。
超疏水功能界面的制备及应用
超疏水功能界面的制备及应用一、概述超疏水功能界面，也称为超疏水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊润湿性质的材料表面，其接触角大于150，滚动角小于10，显示出极强的水排斥性。
自然界中，如荷叶、水黾足等生物表面就具有这种超疏水特性，使得水滴在其表面难以停留，容易滚动。
近年来，随着纳米技术的飞速发展，人工制备超疏水功能界面的研究取得了显著的进展，其应用领域也日益广泛。
超疏水功能界面的制备通常涉及低表面能物质的修饰和微纳米结构的构建。
低表面能物质如氟硅烷、长链烷烃等可以通过降低表面张力，使水滴在材料表面难以铺展。
而微纳米结构则可以通过捕获空气，形成一层气垫，进一步增强表面的疏水性。
超疏水功能界面在多个领域具有广泛的应用前景。
在防水材料领域，超疏水表面可以有效提高材料的防水性能，延长使用寿命。
在自清洁材料领域，超疏水表面可以轻易去除表面的水滴和污渍，实现自清洁效果。
超疏水功能界面在油水分离、抗腐蚀、抗结冰、生物医学等领域也具有潜在的应用价值。
本文旨在综述超疏水功能界面的制备方法、性能表征以及应用领域，为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
同时，本文还将探讨当前超疏水功能界面研究中存在的问题和挑战，展望未来的发展方向。
1. 阐述超疏水功能界面的概念及特点超疏水功能界面是一种特殊的表面结构，具有极高的水接触角和极小的滚动角，使得水滴在表面上难以润湿和附着。
这种独特的性质赋予了超疏水功能界面许多引人注目的特点和应用潜力。
超疏水功能界面的水接触角通常大于150，有时甚至接近180，这意味着水滴在接触表面时会迅速弹起，形成类似于荷叶上的“水珠”现象。
这种超疏水性来源于表面的微观结构和化学组成，通过调控表面的粗糙度和引入低表面能物质，可以实现从亲水到超疏水的转变。
超疏水功能界面具有自清洁效应。
由于水滴在超疏水表面上难以停留，因此灰尘、泥土等污染物在表面上的附着力也会被大大削弱。
当水滴滚落时，可以轻易地将这些污染物带走，从而实现表面的自清洁。
超疏水材料研究进展
超疏水材料的研究进展2015年5月3日超疏水材料的研究进展摘要：超疏水性材料因为它独特的性质，而在很多方面得到了广泛的应用。
近年来，许多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。
通过研究这些表面微观结构，人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面，从而更好地满足工业中实际应用的需要。
该综述简单地介绍了表面润湿的基本原理和一些自然界中的超疏水表面现象，重点介绍近几年超疏水表面应用的最新研究进展。
最后，对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。
关键词：超疏水、仿生、润湿、功能化表面自然界中，经亿万年的自然选择，许多生物的表面都表现出优良的超疏水性能，比如荷叶、花生叶、莲叶等植物表面和水黾、鲨鱼表皮、沙漠甲虫、蝴蝶翅膀等动物体表。
一直以来，这类自然现象都启发着各领域的科学工作者们，尤其是近几十年，仿生超疏水表面以其优越的防腐蚀、自清洁、防覆冰、抗菌等性能，在防腐、自清洁、建筑防水、流体减阻、防污等领域都有广泛的应用⑴。
因此，对超疏水材料进行总结和展望，对这种材料的发展有重要的意义。
1超疏水原理超疏水表面的定义可以从字面意思上进行理解，即指难以湿润的表面，固体表面的湿润性作为固体表面重要的特性之一，不仅受到固体表面粗糙度的影响，还受固体表面化学成分的影响，我们可以用液体与固体的接触角B来作为是否湿润的判断依据。
接触角越大，表面的疏水效果越好，反之亦然⑵。
当9 =0时，所表现为完全湿润；当9 <90时，表面为可湿润，也叫做亲液表面；当9 >90时，表面则为不湿润的疏离表面；当9 =180°，贝U为完全不湿润。
一般9 >150°称为超疏水表面［3］。
接触角是衡量表面疏水性涂层湿润性的主要指标，但并不是唯一指标，在实际应用中还可以根据前进角、后退角的大小来考虑其动态过程。
前进角与后退角是液滴前进或后退时与固体表面所成的临界角度。
但是如果不断增加或减小固体表面上液滴的体积，不管是粗糙的固体表面还是光滑的固体表面，液滴都无法立即达到平衡状态，这种现象称为接触角的粘滞性。
超疏水性材料
超疏水性材料超疏水性材料是一种具有极强疏水性能的材料，其表面能够将水迅速排斥并形成水珠，同时还能有效抵抗水珠的粘附和渗透。
这种材料在许多领域都具有重要的应用前景，比如防水涂料、防水纺织品、自清洁表面等方面。
超疏水性材料的研究和开发已经成为材料科学领域的热点之一。
超疏水性材料的研究旨在寻找能够实现极强疏水性能的材料，并且在实际应用中能够稳定持久地保持这种性能。
目前，研究人员已经提出了许多方法来制备超疏水性材料，主要包括表面微纳结构设计、化学改性和涂层技术等。
这些方法可以通过改变材料表面的形貌和化学性质来实现超疏水性能的提升。
在表面微纳结构设计方面，研究人员通过仿生学的方法，设计出一些特殊的微纳结构来实现超疏水性能。
比如，莲叶表面的微米级凸起和纳米级微结构能够使得水珠在表面上滚动，从而起到自清洁的作用。
在化学改性方面，研究人员通过在材料表面引入亲水基团或者疏水基团，来改变材料表面的亲水性或者疏水性，从而实现超疏水性能。
而涂层技术则是将具有超疏水性能的材料涂覆在基底材料表面，形成超疏水性表面。
超疏水性材料在实际应用中具有广泛的前景。
在建筑领域，超疏水性材料可以用于防水涂料，能够有效地防止建筑物表面的水渗透，提高建筑物的耐久性。
在纺织领域，超疏水性材料可以用于制备防水纺织品，能够使得纺织品具有优异的防水性能，同时还能够保持良好的透气性。
在航空航天领域，超疏水性材料可以用于制备飞机表面的自清洁涂层，能够减少飞机表面的沾污，提高飞行性能。
总的来说，超疏水性材料具有广阔的应用前景，其研究和开发对于提高材料的功能性、降低能源消耗、改善人类生活环境具有重要意义。
随着科学技术的不断进步，相信超疏水性材料将会在更多领域展现出其独特的价值和潜力。
《仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究》范文
《仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究》篇一仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究一、引言随着科技的不断进步，人类对于自然界的生物和它们特有性能的研究愈加深入。
超疏水性能，这一自然界中如荷叶表面、蝴蝶翅膀等存在的现象，引发了科学家们强烈的兴趣和关注。
仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的研究，正是基于这一自然现象的探索与利用，旨在为人类生活带来更多的便利和可能性。
本文将详细探讨仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备方法、性能以及潜在应用领域。
二、背景及意义超疏水性能指的是材料表面具有极高的水接触角和极低的粘附性，这种特性在防水、防污、防腐蚀等方面具有广泛应用。
通过模仿自然界中具有超疏水性能的生物表面，人们可以开发出新型的仿生超疏水材料。
这类材料在汽车、建筑、纺织、医疗等领域具有巨大的应用潜力。
例如，在汽车领域，仿生超疏水涂层可以有效地防止车身积水和积污，提高汽车的使用寿命和安全性；在建筑领域，这类涂层可以用于制作自清洁的建筑外墙和窗户等。
因此，对仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
三、制备方法仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备主要包括以下几个步骤：首先，制备纳米级的超疏水材料；其次，将这种材料与聚氨酯进行复合；最后，通过特定的工艺将复合材料涂覆在基材表面。
在制备过程中，需要严格控制材料的粒径、分布以及涂层的厚度等参数，以保证涂层的超疏水性能和稳定性。
四、性能研究仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层具有优异的超疏水性能和稳定性。
通过对其表面微观结构的研究发现，纳米级的超疏水材料能够在涂层表面形成一种特殊的微纳结构，使得水滴在涂层表面形成球形，不易扩散和附着。
此外，该涂层还具有良好的耐磨损性、耐化学腐蚀性和热稳定性等优点。
这些优良的性能使得仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层在各种环境下都能保持稳定的超疏水性能。
五、应用领域1. 汽车领域：仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层可以用于汽车车身、挡风玻璃等部件的表面涂装，以提高汽车的防水、防污和防腐蚀性能，延长汽车的使用寿命。
仿生超疏水表面的制备及研究
仿生超疏水表面的制备及研究
仿生超疏水表面是一种利用生物所具有的水结合特性来开发的表面材料。
该表面材料具有以下特点：1.抗菌性；2.耐热性强；3.具有渗透性。
应用这种表面材料可以使得涂料和医疗器械更加安全；还可以让材料具有延长的寿命，可在高温下保持稳定；4.减少污染-水和油不容易在表面留下残余物。
仿生超疏水表面的制备方法可以分为两种：一种是通过溶剂中添加特定添加剂，使其形成一种很薄的表面膜；第二种方法则是利用成膜法，利用多糖衍生物的分子电屏蔽的作用，形成水结合特性表面。
仿生超疏水表面的研究表明，该表面材料可以有效地防止涂料、医疗器械以及传感器等材料表面发生氧化、水乳化和变质等现象。
而且它具有良好的耐久性、耐化学性，并且具有较高的耐热性，可以在较高温度状态下工作。
此外，仿生超疏水表面还能有效去除水中的微生物等有害物质，从而减少污染。
仿生超疏水表面的发展为用户提供了一种更安全、更高效的服务，而且它的高耐久性、耐热性及抗氧化性等特点有着很重要的意义，可以帮助材料表面实现高水结合和抗污染的任务。
可见，仿生超疏水表面已成为一种研究热点，也让我们对表面材料创新 improve越来越有信心，使材料具有更高的性能。
仿生超浸润界面材料与界面化学
仿生超浸润界面材料与界面化学在这片充满奇迹的科学世界中，有一个领域吸引了无数人的目光，那就是仿生超浸润界面材料。
听起来高大上，其实就是把大自然的智慧搬到我们的生活中。
想象一下，小水珠在荷叶上打滚，根本不沾上去，这就是超浸润现象。
水滴像个调皮的小孩，见到荷叶就直接滑走，这种现象可是有它的高招哦。
科学家们就是从这些自然界的小伎俩中得到了灵感，开始研究如何把这种现象应用到各种材料上。
仿生超浸润材料，简单来说，就是那些表面设计得像荷叶一样的材料。
比如说，想象你的雨衣表面有种神奇的能力，水珠一碰就能飞起来。
这种材料可不仅仅是好看，它在防水、抗污方面的表现简直是棒棒哒。
衣服不容易沾上泥巴，鞋子不怕雨水，生活就变得轻松无比。
真是懒人福音呀，谁不想穿上干干净净的衣服出门呢？这背后的秘密就藏在界面化学里。
界面化学听起来像个高深莫测的词，其实就是研究物质表面和界面行为的科学。
不同的材料表面有不同的性质，了解这些，就能更好地设计超浸润材料。
说到材料的设计，真是像做菜一样，要选对食材才能做出美味。
科学家们在材料上玩得可开心了，实验室里总是充满了各种试剂和工具。
各种分子在他们手中翻滚，仿佛在进行一场盛大的舞会。
每当他们调配出新材料，都会兴奋得像孩子一样。
比如说，他们可以在材料表面涂上一层特殊的聚合物，让水珠在上面不受控制地滑动。
就像给你的鞋子加上一层隐形的防水罩，简直是科技的魔法。
有趣的是，这些超浸润材料不仅仅是用来防水，它们还可以应用到很多意想不到的地方。
比如说，在医疗器械上，这种材料可以减少细菌的附着，让器械更卫生。
在建筑材料上，使用这种材料可以保护墙壁不被雨水侵蚀，延长建筑的寿命。
听起来是不是很酷？科学家们甚至在探索用这些材料来制作自清洁表面，这样家里的窗户就可以自动清洁，省去一大堆麻烦。
不过，仿生超浸润界面材料的研发可不是一帆风顺。
科学家们常常像在解谜游戏中一样，遇到各种挑战。
有时候他们设计出来的材料效果不如预期，水珠不但不滑，反而粘得像牛皮糖一样。
疏水纳米材料
疏水纳米材料疏水纳米材料是一种具有特殊表面性质的材料，其表面具有极强的疏水性能，能够迅速排斥水分子，使水滴在其表面呈现出珠状，不易滞留。
这种材料在各个领域都有着广泛的应用，包括但不限于防水材料、生物医学材料、油水分离材料等。
首先，疏水纳米材料在防水材料领域具有重要的应用。
由于其极强的疏水性能，疏水纳米材料可以被应用在各种防水材料中，例如防水涂料、防水服装等。
其疏水性能可以有效地阻止水分子的渗透，保护被涂覆物的干燥和耐用。
同时，疏水纳米材料还可以被应用在建筑材料中，用于增强建筑物的防水性能，延长建筑物的使用寿命。
其次，疏水纳米材料在生物医学材料领域也有着重要的应用。
由于其疏水性能可以有效地阻止水分子和其他生物液体的渗透，疏水纳米材料可以被应用在医疗器械、医用包装材料等方面。
例如，在医用包装材料中加入疏水纳米材料可以有效地防止液体渗透，保护内部药品的稳定性和安全性。
在医疗器械中应用疏水纳米材料可以有效地减少生物液体的附着，降低感染的风险。
此外，疏水纳米材料还被广泛应用于油水分离材料中。
由于其疏水性能可以迅速排斥水分子，疏水纳米材料可以被应用在油水分离设备中，有效地实现油水分离。
例如，在海洋环境中，可以通过使用疏水纳米材料制备的过滤器，将海水中的油分离出来，保护海洋环境的清洁和生态平衡。
总的来说，疏水纳米材料具有极强的疏水性能，被广泛应用于防水材料、生物医学材料、油水分离材料等领域。
其独特的表面性质使其在各个领域都有着重要的应用前景，为相关领域的发展和进步提供了有力的支持。
希望在未来的研究中，可以进一步发掘疏水纳米材料的潜力，拓展其在更多领域的应用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
纳米疏水材料
纳米疏水材料
纳米疏水材料是一种具有特殊表面结构的材料，能够在其表面形成微观的空气囊，从而实现超疏水性能。
这种材料在各个领域都有着广泛的应用，包括防水材料、防污涂层、生物医药材料等。
在本文中，我们将详细介绍纳米疏水材料的特性、制备方法以及应用前景。
首先，纳米疏水材料的特性主要体现在其表面微观结构上。
通过在材料表面构
建纳米级的微结构，可以使水珠在其表面上呈现出极强的疏水性，即水珠会在表面上快速滚动并带走污垢，从而实现自清洁效果。
这种特性使得纳米疏水材料在防水、防污涂层等方面有着广泛的应用前景。
其次，纳米疏水材料的制备方法多样，常见的包括溶液法、化学气相沉积法、
纳米压印法等。
这些方法可以根据不同的材料和应用需求进行选择，从而实现对纳米疏水材料的精准制备。
此外，随着纳米技术的不断发展，纳米疏水材料的制备方法也在不断创新和完善，为其在各个领域的应用提供了更广阔的空间。
最后，纳米疏水材料在各个领域都有着广泛的应用前景。
在防水材料方面，纳
米疏水材料可以应用于建筑物的外墙、屋顶等部位，有效防止水分渗透；在防污涂层方面，纳米疏水材料可以制备成涂层，应用于汽车表面、玻璃器皿等，实现自清洁效果；在生物医药材料方面，纳米疏水材料可以应用于医疗器械表面，减少细菌附着，提高医疗器械的安全性。
综上所述，纳米疏水材料具有独特的特性和广泛的应用前景，其在防水、防污
涂层、生物医药材料等领域都有着重要的意义。
随着纳米技术的不断发展，相信纳米疏水材料在未来会有更广阔的应用空间，为人类生活和工业生产带来更多的便利和改善。
从自然到仿生的超疏水纳米界面材料
图１ ａ大面积荷叶（ＮｅＩｕｍｂｏ ｎｕｃｉｆｅｒａ）表面的ＳＥＭ图 ｂ图ａ中单个乳突高倍放大的ＳＥＭ图
ｃ荷叶下一层表面的ＳＥＭ图
ｄ由计算所得表示接触角与直径之间关系的曲线
根据Ａｄａｍｓｏｎ和Ｇａｓｔ的描述，我们可以建立一个超疏 水与阶层结构之间的模型［１ ７。，粗糙表面被认为是存在于乳 突上。由于荷叶表面的阶层结构非常类似于Ｋｏｃｈ曲线所描 述的分形结构”８Ｉ，因此，我们可利用分形结构方程来计算粗 糙因子。通过变换粗糙因子，可以用下面的公式来描述粗糙 表面接触角（鳓与光滑表面接触角（研之间的关系：
［文献标示码］Ａ
（文章编号）ｌＯＯＯ一７８５７（２０Ｄ５）０２一０００４—０５
ＳＵＰＥＲ—ＨＹＤＲＯＰＨＯＢＩＣ ＮＡＮＯＳＣＡＬＥ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ：ＦＲＯＭ ＮＡＴＵＲＡＬ ＴＯ ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ
ＪＩＡＮＧ Ｌｅｔ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８０，Ｃｈｉｎａ）
０．７９４４。另外，根据文献报道，口值为１０４．６±０．５ｏ［１９］。因此，根 据公式（１），当凡＝０，ｌ，２，３，４时，研值可分别计算得１４７．８０， １４９．７。，１５２．４。，１５６．５０，１６３．４。。利用以上结果，我们可以得到 图１ｄ，该图中的曲线表示荷叶表面接触角与直径之间的关 系，在图中接触角为１６０。时对应直径为１２８ ｎｍ。这一结果
作者简介：江雷，男，１９６５～；北京中关村北一街２号中国科学院化学研究所，研究员，长期从事具有特殊浸润性的纳米界面材料研究； Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉａｎ砻ｅｉ＠ｉｃｃａｓ．ａｃ．ｃｎ
一４一
万方数据
ＶＯＩ．２３ Ｎ０２ Ｆｅｂ．２００５
仿生超疏水材料
仿生超疏水表面的制备技术及其进展摘要：仿生超疏水表面具有防水、自清洁等优良特性。
自然界中存在许多无污染、自清洁的动植物表面，如超疏水的荷叶表面、超疏水各向异性的水稻叶表面、超疏水的暗翼表面等。
影响材料表面润湿性的主要因素有材料表面能、表面粗糙度和表面微一纳结构。
超疏水表面的自清洁功能源自于表面形貌与低表面能物质的共同作用，可以通过两类技术路线来制备超疏水表面：控制材料表面能和修饰微细结构表面。
关键词：润湿性；仿生；超疏水；接触角超疏水(Super—hydrophobic)是指表面上水的表观接触角超过150。
的一种特殊表面现象。
近年来，超疏水表面引起了人们极大的关注，它在自清洁材料、微流体装置以及生物材料等领域中有着广泛的应用前景[ ]。
最典型的例子就是自然界中的荷叶表面，水滴在叶面上可以自由滚动．能够将附着在叶面上的灰尘等污染物带走。
从而使表面保持清洁。
1 基本原理润湿性是材料表面的重要特征之一。
描述润湿性的指标为与水的接触角0，接触角小于9O。
为亲水表面，接触角大于90。
为疏水表面，接触角大于150。
则称为超疏水表面。
对于光滑平整的理想固体表面，水滴在其表面上的形状是由固体、液体和气体三相接触线的界面张力来决定的，水滴接触角的大小可以用经典杨氏方程来表示：cos ：Lv 其中，、Ts 、分别是固一气、固一液和液一气界面的表面张力。
对于粗糙表面．Wenzel方程[21认为水滴粗糙表面完全浸润，其液滴接触角为：cosO~=FcosO式中，r为表面粗糙度，即实际表面积与面投影面积之比值。
根据Wenzel方程，对于疏水表面，增加表面粗糙度，液滴的接触角增大。
Wenzel方程揭示了粗糙表面的表观接触角与本征接触角间的关系。
当固体表面由不同种类化学物质促成时，Cassie~zJ进一步拓展了Wenzel的上述处理。
他认为水滴在粗糙表面接触在两种界面：水滴与固体界面以及由于毛细现象水滴无法进入微孔而形成空气垫从而形成的滴与空气垫界面，并认为水滴与空气垫的接触角为180。
纳米疏水材料
纳米疏水材料纳米疏水材料是一种在纳米尺度上具有特殊性能的材料，它能够在接触到水或液体时迅速形成疏水表面，使水滴在表面上形成球状，从而实现材料自我清洁和防污功能。
纳米疏水材料的疏水性能主要是由其表面微纳结构所决定的。
在纳米尺度上，材料表面具有高度结构化的特征，如纳米颗粒、微孔、微凸起等。
这些微纳结构能够使水滴在表面上形成类似于蓮花叶片的效应，使水滴不易附着在材料表面上，从而实现疏水效果。
纳米疏水材料在很多领域都有广泛的应用。
首先，在建筑材料方面，纳米疏水材料可以应用在墙面、屋顶等构筑物的表面上，有效防止雨水渗透和污渍沉积，提高材料的耐久性和维护成本。
其次，在纺织品方面，纳米疏水材料可以应用在衣物和鞋子的表面，增加其防水和防污功能，提高使用寿命和舒适度。
再次，在汽车涂层方面，纳米疏水材料可以应用在汽车表面涂层上，避免水滴滞留和污渍积累，保持汽车外观的清洁和亮丽。
纳米疏水材料的制备方法有很多，其中一种常见的方法是溶胶凝胶法。
溶胶凝胶法是通过将纳米粒子悬浮于溶液中，然后通过控制溶胶凝胶过程的温度、时间和浓度等参数，使纳米粒子在溶液中自发地形成微纳结构，最终形成疏水表面。
另外，还可以使用沉积、光刻、电化学、喷雾等方法来制备纳米疏水材料。
纳米疏水材料具有一系列优点，首先，具有优异的疏水性能，能够迅速排除大部分液体，减少清洁和维护成本。
其次，具有优异的耐候性和耐腐蚀性，不易受到外界环境因素的影响，保持长久的疏水效果。
再次，具有良好的可持续性和环境友好性，不会对环境造成污染和危害。
然而，纳米疏水材料也存在一些挑战和问题，首先，其制备和加工技术相对复杂和昂贵，增加了生产成本。
其次，纳米疏水材料的稳定性和耐久性仍然有待改进，只能在特定条件下保持疏水效果。
再次，纳米材料的毒性和健康风险问题也需要引起重视和研究。
总的来说，纳米疏水材料具有广泛的应用前景和潜力。
随着制备技术和性能的不断改进，纳米疏水材料将在建筑、纺织、汽车等领域发挥越来越重要的作用，为人们的生活和工作带来更多的便利和舒适。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
万方数据ＶＯＩ．２３Ｎ０２Ｆｅｂ．２００５本栏目由北京理工大学协办近，我们报道了一个新的发现，认为在荷叶表面微米结构乳突上还存在纳米结构，这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起表面超疏水的根本原因，并且由此而产生超疏水表面具有较大的接触角及较小的滚动角。
图１ａ是荷叶表面大面积的扫描电镜（ＳＥＭ）照片。
从图中可以看到，荷叶表面由许多乳突构成，乳突的平均直径为５～９斗ｍ。
水在该表面上的接触角和滚动角分别为１６１．０±２．７。
和２０。
图ｌｂ是单个乳突高倍放大的ＳＥＭ照片。
如图所示，每个乳突是由平均直径为１２４．３±３．２ｎｍ的纳米结构分支组成。
另外，在荷叶的下一层表面我们同样可以发现纳米结构（如图１ｃ所示），它可以有效地阻止荷叶的下层被润湿。
这些纳米结构，尤其是微米乳突上的纳米结构，对超疏水性起到重要的作用。
图１ａ大面积荷叶（ＮｅＩｕｍｂｏｎｕｃｉｆｅｒａ）表面的ＳＥＭ图ｂ图ａ中单个乳突高倍放大的ＳＥＭ图ｃ荷叶下一层表面的ＳＥＭ图ｄ由计算所得表示接触角与直径之间关系的曲线根据Ａｄａｍｓｏｎ和Ｇａｓｔ的描述，我们可以建立一个超疏水与阶层结构之间的模型［１７。
，粗糙表面被认为是存在于乳突上。
由于荷叶表面的阶层结构非常类似于Ｋｏｃｈ曲线所描述的分形结构”８Ｉ，因此，我们可利用分形结构方程来计算粗糙因子。
通过变换粗糙因子，可以用下面的公式来描述粗糙表面接触角（鳓与光滑表面接触角（研之间的关系：ｃｏｓ研＝ｆｓ（铲２ｃｏｓｐｚ在这里，（Ｍ）Ｄ。
２表示表面粗糙因子，￡和Ｚ分别表示具有分形行为表面的上限和下限的极限尺度，Ｄ是分形维。
对于荷叶表面，￡和Ｚ分别对应乳突直径及纳米结构尺寸。
在Ｋｏｃｈ曲线中，Ｄ在三维空间的值大约是２．２６１８，Ｍ为３”，ｎ值由具体的分形结构来决定，ｎ值增大则表面粗糙因子也增大。
因此，如果上限极限尺度￡一定，则随着ｎ值的增大，Ｚ值将减小。
在公式（１）中，。
疋和。
ｆ分别表示表面上固体与空气所占分数（疋峨＝１），由图１ａ可以计算出．‘和．￡值分别为０．２０５６和０．７９４４。
另外，根据文献报道，口值为１０４．６±０．５ｏ［１９］。
因此，根据公式（１），当凡＝０，ｌ，２，３，４时，研值可分别计算得１４７．８０，１４９．７。
，１５２．４。
，１５６．５０，１６３．４。
利用以上结果，我们可以得到图１ｄ，该图中的曲线表示荷叶表面接触角与直径之间的关系，在图中接触角为１６０。
时对应直径为１２８ｎｍ。
这一结果可应用于各种类型的疏水表面。
３纳米结构产生高接触角固体表面的纳米结构对超疏水性起到重要的作用，它可以产生很高的接触角。
最近，我们制备了具有纯纳米结构紧密排列的阵列碳纳米管（ＡＣＮＴ）膜∞］，图２ａ和２ｂ分别表示所得到ＡＣＮＴｓ的俯视及侧面ＳＥＭ图。
如图所示，这些纳米管的排列基本与基底垂直，管径均匀，平均外径约６０ｎｍ。
测量结果表明，水在ＡＣＮＴ膜表面的接触角为１５８．５±１．５０，具有超疏水性。
而且，经ＦＡＳ修饰后，这种膜呈现出超双疏性，也就是说，与水和油的接触角都大于１６００，这一现象是由于纳米结构和氟硅烷的修饰共同引起的。
根据以上研究结果，我们又报道了利用一种新的模板挤压法制备具有超疏水表面的聚丙烯腈（ＰＡＮ）纳米纤维［２１｜。
图２ｃ是纤维侧面的ＳＥＭ图。
纤维的末端是针状的，末端的平均直径和纤维之问的平均距离分别是１０４．６ｎｍ和５１３．８ｎｍ。
ＰＡＮ纳米纤维的结构与ＡＣＮＴ的结构类似，所不同的是前者的浓度较低，这种结构更有利于提高表面空气所占分数，使接触角增大瞄］。
结果表明，水在ＰＡＮ纳米纤维表面的接触角在没有任何低表面能物质修饰时即可高达１７３．８±１．３。
（图２ｄ），针状结构被认为是形成超疏水表面的理想结构。
图２ａ紧密排列的ＡＣＮＴ膜ＳＥＭ的俯视图ｂ紧密排列的ＡＣＮＴ膜ＳＥＭ的侧面图ｃＰＡＮ纳米纤维的侧面ＳＥＭ图ｄ水滴在ＰＡＮ纳米纤维表面的形状图通过对ＡＣＮＴ膜及ＰＡＮ纳米纤维的研究，可以得出结论：纳米结构对增大表面接触角起到有效的作用。
这一结论也可由公式（１）来说明，不考虑．ｆ和．‘，纳米结构本身即可增大表面粗糙度，从而产生大的接触角。
然而，无论是ＡＣＮＴ膜还是ＰＡＮ纳米纤维表面的滚动角都很大，大于３０。
，这是由于水滴通常会滞留在这些纳米结构表面的缘故。
更为重要的是，我们首次报道利用一种双亲高分子来制备超疏水性纳米结构表面∞］，这是由于所使用的聚乙烯醇（ＰＶＡ）分子在制备过程中发生了表面分子的重排，使疏水基团（一ＣＨ：一）更趋于表面造成的。
这一研究结果对利用各种材料制备超疏水表面开拓了新的前景。
例如，它们可以有效地用于自清洁的纺织品、交通标志、卫星天线、玻璃等。
但是，这种超疏水表面还不能使用在不同的ｐＨ环境一５一 万方数据基础科学ＢＡＳＩＣＳＣｌＥＮＣＥ第２３卷第２期２００５年２月Ｌｆｌ～虽然聚叫氟乙烯薄膜具有很强的耐化学腐蚀性，但是此材料只对于纯水娃示出超疏水的性质。
我们通过一种简单ｍｊ媳型的热解方法，以聚丙烯腈作为前体制备了具有纳米结构的碳纤维薄膜、该薄膜在全ｐＨ值范围内（１．０７～１３．７６）均｛１１ｌ示｝｝；１ｒ超疏水的性质。
也就是说，不仅对纯水的接触角大于１５０。
，埘于腐蚀性的酸和碱溶液，其接触角同样也大于１５０。
我们｝人为正足ｆｉ墨状纳米结构的形成产生了这种独特的性质。
从应ｊ｝ｊ的角度看，这种表面材料在化工材料和微流体器件中是非常重要的ｊ众所周知，Ｚｎ０是一种宽带半导体，它作为透明的导电材料桐ｊ纳米材料引起ｒ人们的极大关注。
我们利用电化学沉秘的方法制备了ｚｎ（）导电薄膜，并研究了其疏水性质。
２通常，在电位范围为一０．７￣＿１．４Ｖ时得到的是平滑而致密的薄膜。
当在过电位（电化范同为一２．０—一３．０Ｖ）下进行电沉积时，形成了相对粗糙的薄膜．随着沉积时间的延长，多孔结构出现ｒ。
这种多孔结构的产：生是形成相互连通的网状结构而引起的。
利川Ｉ：述方法制备的多孔Ｚｎ０薄膜具有导电性，从近似于指数形状的ｌ—Ｖ曲线，证明此薄膜是半导体薄膜。
、有趣的是，该薄膜对水的接触角为１２８．３±１．７。
，而用热解喷涂法制备的ｚｎ０薄膜对水的接触角为１０９。
可见，产生疏水性的原因是纳米孔网状结构的表面能够储存较多的空气？对于导电疏水材料的制备，Ｍｅｃｅｒｒｅｖｅｓ恤是通过在导电聚吡咯中掺杂具有低表面能的含氟对离子来实现的。
氟掺杂的聚吡咯小球对水的接触角为９６。
，氟掺杂聚吡咯涂敷在织物上后，其对水的接触角为１１００。
这些数据均小于我们所制备的导电ｚｎＯ薄膜。
当我们用氟硅烷对其表面进行修饰后，该表面显示出了超疏水的性质，与水的接触角为１５２。
、上述实验结果表明，由于纳米多孔结构有利于空气的储存．闪此多孔Ｚｎ０表面具有疏水性，通过低表面能物质的修饰，疏水性质增强，显示了超疏水特性。
该制备方法简单、可控，并可用于其它氧化物材料体系。
４外场刺激下的超亲水一超疏水可逆开关我们利用两步溶液法制备了Ｚｎ０阵列纳米棒∞］，其形貌如图３所示，并发现其浸润性具有光响应的特点，即刚刚制备出的阵列纳米棒对水的接触角为１６１．２±１．３。
，表现为超疏水性；当紫外光照射２小时后其对水的接触角为Ｏｏ，表现为超亲水性；光照后在暗处放置１周，又恢复为超疏水性，此过程可以重复进行。
上述现象表明这种阵列ｚｎ０纳米棒具有光响应的亲水一疏水可逆变化的开关效应。
我们知道，表面能和表面粗糙度是影响表面浸润性的两个重要因素，而在纳米棒的生长过程中，只有当结晶表面的表面自由能相差较大时，各向异性的纳米棒生长才能实现，并且生长较快的面会逐渐消失，而留下表面能较低的、生长速度较慢的面‰。
对各向异性的ｚｎ０纳米棒，沿不同方向的晶体生长速度关系是：卜１００】＞［－１０ｌ】＞［００１】一［００—１］【冽。
图３示出的ＺｎＯ纳米棒几乎都沿［００】］方向生长。
与其它无规则生长的Ｚｎ０纳米晶薄膜∞’相比，此处的阵列Ｚｎ０薄膜具有最低的表面能。
图３同样示出了纳米棒分别生长在衬底上，并且在单个的纳米棒之间的槽中存在空气。
通过提高空气／水的界面比例ｍ１，可以加强粗糙界面的疏水性∞］。
因此低表面自由能和高的表面粗糙度导致其超疏水性；当紫外光照后，ＺｎＯ６图３ａ、ｂ阵列ＺｎＯ纳米棒薄膜的扫描电镜照片ｃ阵列ＺｎＯ纳米棒薄膜的侧面扫描电镜照片ｄ阵列ＺｎＯ纳米棒薄膜的ＸＲＤ表面产生大量的氧空位，氧分子和水分子会竞争性地吸附在空位处，水分子更容易吸附在表面上，因此ＺｎＯ纳米棒由超疏水性变为超亲水性。
在暗处放置后，氧分子更容易被吸附在氧空位上，逐渐变为超疏水。
因此在光照和非光照下Ｚｎ０纳米棒能够发生超疏水一超亲水的可逆变化。
我们还研究了温度响应高分子材料——聚异丙烯丙烯酰胺修饰表面的浸润性，及粗糙度对浸润性的影响口１。
对于ａ旦口《口ＵＣ、兰口《墨ｏＧｒｏｏｖｅＳｐａｃ．ｎｇ，ｐｍｂＡｂ。
ｕｔｏ。
２５ｏＣｄ１６０１２０ｌ８０ＣＡｒ４０Ｏ４０ｏＣｏ４ｃ晃Ｉｅ生１８加图４表面粗糙度增强了ＰＮＩＰＡＡｍ修饰表面的浸润性ａ粗糙表面的凹槽距离（Ｄ）分别与较低温度（实三角，２５０Ｃ）和较高温度（实方块，４００Ｃ）下水的接触角之间的关系（凹槽距离ｏ。
表示平整的基底）ｂ在凹槽距离为６ｕｍ的ＰＮＩＰＡＡｍ修饰表面上，当温度变化范围为２５０Ｃ到４００Ｃ之间时。
超亲水与超疏水热响应开关的水滴形状变化图（水的接触角分别为Ｏｏ和１４９．３±２．５。
）ｃ温度与水在ＰＮＩＰＡＡｍ薄膜上的接触角之问的依赖关系（实三角代表凹槽距离为６ｕｍ的粗糙表面，实方块代表平整的基底）ｄＰＮＩＰＭｍ修饰的凹槽距离为６ｕｍ的粗糙表面上水的接触角随温度循环时的可逆变化情况～生一、卅伽 万方数据ＶＯＩ２３Ｎ０２Ｆｅｂ．２００５本栏目由北京理工大学协办平整表面，聚异丙烯酰胺薄膜显示出温度响应的亲水一疏水可逆变化的开关效应。
当温度从２５。
Ｃ上升到４０。
Ｃ时，水的接触角从６３．５。
增加到９３．２０。
该现象可能是分子内和分子间氢键的竞争而引起的。
在低于低临界溶液温度时，松散卷曲的构象结构以及ＰＮＩＰＡＡｍ链和水分子间形成的氢键使膜的表面自由能很高，导致ＰＮＩＰＡＡｍ膜的亲水性；当温度高于低临界溶液温度时，在ＰＮＩＰＡＡｍ链上的Ｃ＝Ｏ和Ｎ—Ｈ基团形成分子内氢键，分子链变得致密，分子问氢键被破坏，使得膜的表面自由能变小，因此温度高时表现为疏水性。
当我们用激光刻蚀技术增加基底的粗糙程度，再用聚异丙烯丙烯酰胺对此表面进行修饰后，当温度低于２９。
Ｃ时，其与水的接触角为００，显示出超亲水的性质；当温度高于４００Ｃ时，其与水的接触角为１５００，显示出了超疏水的特性，见图４。
此处温度的改变成为材料从超亲水到超疏水性质可逆转变的开关，表面功能材料的修饰和表面粗糙度的协同作用实现了这种刺激响应的表面浸润性。