中国在超疏水材料研究方面的进展

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超疏水材料的研究进展

捷的合成方法制备出有机/无机树莓状结构的微球。

分别采用乳液聚合法和分散聚合法制备出粒径为微米级和纳米级左右的PS 高精度微球。

为制备出微球的阶层结构，可采用简单物理混合的方法，经过疏水化处理后的微球，可将其用于铜网的表面修饰，发现可以得到相同的高效油水分离特性的铜网，呈现出超疏水优良的特性。

1.3 绿色无氟超疏水材料郗盼毅等[4]用模板法通过模板“镜像”效应，以新鲜荷叶为模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料，使天然的竹材表面呈现出微纳米层次的乳头状凸起结构；涂覆法是将样品完全浸入含有低表面能材料的化学溶液中，然后进行干燥固化成型；电放技术是用聚合物溶液在电场库仑力的作用下被极度拉伸的情况下形成喷射出高速细流，随后落在基板上形成微/纳米纤维膜。

2 超疏水材料的应用在各个领域，超疏水材料的应用不仅相当广泛而且有极大的进展。

因其优异的超疏水性而具备防腐蚀、自清洁、防覆冰的性能，广泛运用于各个邻域，其中包括对金属材料、纺织材料、木材材料、生物组织、口腔医学等，由此可见超疏水材料有着巨大的发展前景和商业潜力[2]。

2.1 金属材料领域的应用利用超疏水材料的防腐蚀特性，可将超疏水材料作为金属涂层保护金属。

SULTONZODA Firdavs 等[5]用硬脂酸乙醇溶液处理后，铝合金表面获得了铝与水在60 ℃下反应形成的纳米-微米二级粗结构。

另外，硬脂酸在铝合金的表面上具有长的键合分支，从0 引言超疏水材料是一种新型材料，广泛应用于各个领域，用于在金属材料领域则具有保护作用，起到了耐腐蚀的效果。

实验证明经过加工该材料也能起到自清洁及耐磨的能力。

随着超疏水材料应用的增加，所面临的问题也在变多，其稳定性成了该材料发展的研究之重。

1 超疏水材料的简介超疏水虽然是一种新型材料，但在自然界中，许多植物叶表面、鸟禽羽毛都具有超疏水性的特点，如蜻蜓的翅膀、池塘的荷叶等[1]。

目前超疏水材料分为两大类：天然和人工合成。

天然的超疏水材料大多来源于自然界的动植物，具有良好的相适应性并且易降解，具有亲水基团，对环境友好。

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。

超疏水材料研究进展PPT

Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结构的超疏水表面，在聚二甲基硅氧烷表面进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板，再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构类似的凸模板，在扫描电镜下看到了具有粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性能。
Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.
J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9049–9056
三、光催化超疏水材料研究进展
一、研究背景
Wenzel 模型
cosɵW =rcosɵe
式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面积的比值，λ≥1
ห้องสมุดไป่ตู้
Cassie模型
cosɵc =f1cosɵ1 + f2cosɵ2
将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别为复合表面中固相与气相的表面积分数，%； θ1和θ2分别为它们的接触角
一、研究背景
Young方程——理想、平滑的固体表面
cosɵ =(γ -γ )/ γ
sg ls lg 式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界面张力，N/m
Θ < 90°，表现出亲水的性质， Θ > 90°，表现出疏水的性质
Young Equation
Young方程解释了接触角和表面能的关系
通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗
反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自清洁效果。

超疏水材料的研究进展

第36卷第12期高分子材料科学与工程V o l .36,N o .122020年12月P O L YM E R MA T E R I A L SS C I E N C E A N DE N G I N E E R I N GD e c .2020超疏水材料的研究进展李国滨1,2,刘海峰3,李金辉1,2,曾晖1,2,李瑞1,2,黎根盛1,2,靳计灿1,2(1.中山大学化学工程与技术学院,广东珠海519000;2.中山大学广东新材料产业基地联合研究中心,广东佛山528000;3.华南农业大学材料与能源学院,广东广州510000)摘要:近年来,油水分离技术越来越受到人们的重视,而具有特殊润湿性的油水分离材料成为研究热点㊂文中综述了超疏水材料在油水分离领域的研究进展㊂简单地介绍了构建超疏水材料的基本原理,归纳总结了超疏水材料的制备方法如水热法㊁刻蚀法㊁静电纺丝技术㊁自组装技术㊁溶胶-凝胶法和沉积法等方法,并且讨论了不同方法的优缺点及前景,为今后超疏水材料的发展提供理论建议㊂关键词:油水分离;超疏水性;制备中图分类号:T B 34 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2020)12-0142-09d o i :10.16865/j.c n k i .1000-7555.2020.0282收稿日期:2019-11-07基金项目:中山大学广东新材料产业基地联合研究中心项目(20177611071010007,20177611071010008);中山大学本科教学改革研究项目(76110-31911131)通讯联系人:曾晖,主要从事功能性界面材料涂层制备的研究,E -m a i l :z e n g h u i 5@m a i l .s ys u .e d u .c n 生活㊁工业含油废水的排放以及海上泄油事故的频发,导致油污染问题日趋严重,从而造成严重的经济损失,并对生态环境带来极大的损害[1~4]㊂同时,油及油类制品中的含水问题,也带来了一定的应用难题如机械零部件寿命减短㊂油在水中的存在方式主要有4种形态:游离油㊁分散油㊁乳化油及溶解油㊂其中溶解油最难处理,乳化油其次[5]㊂但因溶解油占比几乎可忽略,因此溶解油的分离研究较少㊂目前处理含油污水的传统方式主要有重力㊁浮选㊁化学分散㊁絮凝等方法[6~8],但是这些传统的方法存在一些难于解决的问题如分离效率低下,分离的油不能满足二次使用,只能焚烧处理,造成资源浪费和处理困难㊂另外上述方法中还存在使用大量化学试剂造成二次污染以及设备造价过高难于大规模应用等问题㊂因此,如何使油水分离更加高效㊁便捷和绿色已成为当下重要的研究方向㊂这就要求我们要使用更加先进的方法和材料来实现这一目的㊂研究发现超疏水材料具有优异的油水分离能力,而且膜分离具有高效㊁节能㊁便捷等优点[9],通过运用不同的方法如水热法㊁溶胶凝胶法㊁静电纺丝技术㊁蚀刻法㊁自组装技术等方法可制备出性能更加优越㊁功能更加齐全的超疏水膜分离材料㊂本文在前人的研究基础上,对润湿理论及近些年来超疏水材料的研究成果及进展进行了综述与展望㊂1 超疏水材料的制备及相关润湿理论超疏水材料是指水的接触角超过150ʎ,滞后角低于10ʎ的表面材料㊂超疏水现象可用表面润湿理论进行解释,表面润湿理论主要有Y o u n g [10]方程㊁W e n z e l [11]模型㊁C a s s i e -B a x t e r [12]模型以及滚动角等㊂Y o u n g 方程是一种理想的模型,而W e n z e l 模型和C a s s i e -B a x t e r 模型是Y o u n g 方程的后续完善,主要阐述了表面结构对表面润湿行为的影响㊂滚动角则反映接触角的滞后现象,与前进角和后退角的差值相等㊂另外,研究表明W e n z e l 模型与C a s s i e -B a x t e r 模型可能同时存在,也可以在动态过程中相互转换[13]㊂超疏水材料制备的关键在于表面的化学组成和几何微观结构㊂当固体表面张力低于液体且表面较为粗糙时,材料表面往往表现为憎液[14]㊂因此要获得超憎液表面,一般有2种方法:一是在低能材料表面上构建粗糙结构;二是在粗糙材料表面接枝低表面能基团㊂另外在常见液体中,水的表面张力约72m N /m ,而油的表面张力远小于水(如正十六烷的表面张力为27.5m N /m ),所以超疏水/超亲油表面是能够构造的㊂近年来受到荷叶和水渑等自然表面的启发,研究者们运用了不同的方法在不同的材料表面实现了超疏水/超亲油性㊂如2004年,F e n g 等[15]利用喷雾干燥法将P T F E 的乳液喷涂到洁净的不锈钢网膜上,制备出了一种具有超疏水/超亲油性的不锈钢网膜㊂如F i g.1所示,球形和块状堆叠的粗糙表面微观结构,极大地增强了表面超疏水性能㊂当将水滴放置在不锈钢网膜上时,水滴近似球形,水滴接触角达到156.2ʎʃ2.8ʎ,滚动角仅为4ʎ;油滴滴在网膜上仅240m s 就完全渗透,这说明不锈钢网膜同时具备超疏水性和超亲油性㊂这种特性赋予了不锈钢网膜的油水分离的能力㊂F i g .1 S E Mi m a g e s o fP T F E -c o a t e d s t a i n l e s s s t e e lm e s h s u r f a c e a n d o i l -w a t e r s e pa r a t i o n [14]随着超疏水/超亲油材料成功应用于油水分离领域,人们发现这类材料固有的亲油性质会导致膜孔道堵塞,而且这类材料还存在重复使用性差,寿命短,力学性能较差等问题㊂所以研究者们致力于使用不同的方法如水热法[16,17]㊁溶胶凝胶法[18~20]㊁刻蚀法[21~23]㊁静电纺丝法[24,25]㊁涂覆法[26~32]㊁自组装技术[33~35]㊁沉积法[36~38]等其他方法[39~43]研究出稳定性更好㊁具备多功能化(破乳等)的超疏水/超亲油膜材料㊂F i g .2 F E S E Mi m a ge s of P S F /F E Pm i x e dm a t r i xm e m b r a n e [16]1.1 水热法水热法又称高压溶液法,是指利用高温㊁高压水溶液使得通常难于溶解或者不溶的物质溶解和重结晶,从而构建多级粗糙表面的方法㊂水热法制备的功能纳米材料具有容易得到取向性好且完整的晶体㊁实现均匀的掺杂㊁明显的降低反应温度,而且比较容易控制等优势㊂H u a n g 等[16]利用一锅水热法获得了均匀分布的类花状T i O 2颗粒修饰的棉织物,经过氟烷基硅烷的改性,制备了具有鲁棒性的超疏水织物(T i O 2@f a b -r i c s )㊂水滴在T i O 2@f a b r i c s 表面可以保持160ʎ的静态接触角,滚动角小于10ʎ,说明该材料具有很好的超疏水性能㊂另外T i O 2@f a b r i c s 抗紫外线性能优异㊂J i 等[17]采用非溶剂诱导相分离法(N I P S)成功制备了341 第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展具有超疏水表面的聚砜(P S F)/氟化乙丙烯(F E P)混合基质膜(MMM S)㊂如F i g.2所示,制备的材料表面呈现出许多乳突结构㊂另外材料的拉伸强度高,适用于煤油和柴油的油包水乳液的油水分离,经过10次循环后油水分离效率仍能保持在99.79%和99.47%㊂水热法制备纳米材料的优势使得其广受研究者青睐,但是水热法的反应环境是在高温高压条件下,所以对设备要求高,安全性稍差㊂另外也无法大型工业化生产,其能耗相对较高㊂1.2溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指通过前驱体在液相条件下,进行水解㊁缩合反应,形成透明溶胶,在逐渐凝胶化及经过后续处理得到相应物相的方法㊂溶胶-凝胶法制备超疏水材料过程中具有反应过程易于控制,易于操作;制备的样品均匀性高;另外也可以通过改变工艺参数或者过程来获得不一样的材料㊂H u i等[18]在碱性条件下,运用溶胶-凝胶法以有机硅丙烯酸共聚物(S A S)和硅溶胶为原料,进行原位生长硅溶胶颗粒,然后通过简单喷涂制备了具有超疏水性能的复合涂层㊂该涂层对基底展现出普遍的适应性㊂涂层耐酸碱㊁耐有机溶剂㊁耐紫外老化和耐高温性能好,能够承受至少200次的磨损㊂当所制备的材料应用油水分离时,分离效率在99%以上,并且可重复多次工作㊂Y u a n等[19]以剑麻纤维素为主要原料,利用溶胶-凝胶法获得了纤维素@S i O2气凝胶,炭化形成B C S气凝胶,然后原位组装M n O2纳米片,制备出可压缩㊁多功能的H B C S M气凝胶㊂该材料展现出优异的超疏水性能,水的接触角可达155ʎ,然而在强酸碱条件下不具备超疏水性能㊂H B C S M气凝胶弹性好,可极大地提高回收率,另外油水分离能力强,可实现120.4g/g的吸附量㊂M a l e k i等[20]采用一锅两步酸碱溶胶-凝胶法,以5-(三甲氧基硅基)戊酸(T M S P A)㊁蚕丝蛋白(S F)和聚甲基半硅烷(P M S Q)为原料,制备出轻质可压缩㊁具有分级结构的介大孔的超疏水/超亲油的P M S Q-S FI P N混合气凝胶㊂通过对比2种总硅摩尔量[S i]3.5和[S i]17.5的混合气凝胶体系发现不同S F的含量(15%和40%)都能承受压缩变形80%㊂T M S P A 加入量的增加,结构孔隙将增大,粗糙度增加㊂[S i]3.5形成分级纳米微观三维结构,而[S i]17.5形成的是球状细集的三维开孔结构,因此[S i]3.5比[S i]17.5的混合气凝胶的弹性㊁压缩性和耐久性更好㊂另外,混合气凝胶表现出优异的热稳定性,在350ħ以下能维持稳定㊁具备优良的阻燃和自动灭火功能㊂混合气凝胶展现出优异的对油水及有机污染物的吸收能力(植物油㊁甲苯㊁D M F㊁甲烷㊁丙酮等),其吸收可达到自身质量500%~2644%㊂虽然溶胶凝胶法在制备超疏水材料方面具有低成本㊁易于操作㊁条件温和等优点,但是该方法周期较长,同时所使用的原料多数为有机化合物,对健康有害,制备的产品相对易于开裂㊂1.3刻蚀法刻蚀法是指通过物理或者化学的方式在基材表面形成微纳米结构的方法,包括激光刻蚀㊁化学刻蚀㊁等离子刻蚀,光刻蚀等方式㊂刻蚀法可以在表面进行精准地操作和设计,但是成本较高,经济性较差㊂R e n等[21]通过F e C l3溶液㊁H C l和H2O2溶液两步蚀刻在金属橡胶(M R)表面形成莲花状的微纳米结构,再经过P F D S的修饰,得到水接触角为152ʎ㊁滚动角小于5ʎ的超疏水表面,在油水分离领域具有潜在的应用㊂Y a n g等[22]采用飞秒激光技术在聚四氟乙烯(P T F E)片材表面构建了一层复合纳米粗糙结构,结合机械钻削工艺在膜上生成微通孔阵列结构,制备出具有超疏水性的P T F E膜㊂考察了微孔阵列周期的影响,发现由于微孔密度的减小,油通量随周期而减小,入侵压力变化不明显㊂如F i g.3所示, P T F E膜展现了优异的抗酸碱等腐蚀环境的能力,这种化学稳定性的超疏水性使该油水分离材料具有很好的实际应用前景㊂Z h a等[23]利用飞秒激光烧蚀F-C N F/P V D F纳米复合材料和F-C N F/P S纳米复合材料,成功获得了具有稳定超疏水性能的复合材料㊂C-F键在氟化纳米碳纤维㊁P V D和P S中具有的共价性质,保证了纳米复合材料的化学稳定性;激光烧蚀主要是增加复合材料的表面粗糙度从而增加材料表面疏水性能㊂1.4静电纺丝法静电纺丝法是指在外加电场下聚合物溶液或者熔体通过喷射最终固化形成纤维的方法㊂它一般适用于高分子材料㊂静电纺丝法制备的纤维既具有较大的比表面积,同时纤维上还具有小孔特殊结构,即孔隙率高㊂通过静电纺丝技术制备的超疏水膜材料具有过滤效率高㊁压降低等特点㊂L i u等[24]通过冷冻静电纺丝和冻干煅烧法获得了表面具有多孔的二氧化硅/纳米纤维膜,经过六甲基二硅氮烷改性,制备出了多孔的超疏水/超亲油性441高分子材料科学与工程2020年的二氧化硅/纳米纤维膜㊂对比了聚苯乙烯(P S )和莰烯含量的影响,发现P S 浓度较低时,纺丝易断,气孔不明显;P S 浓度过高,导致结构疏松易断,另外随着纺丝浓度的增加,膜面积先增大后减小㊂同时,随莰烯浓度的增加,膜的孔数也随之增加,但是增加到2m L 时,形成的气孔过大,导致膜煅烧后断裂不连续㊂相较于传统的膜,多孔的纳米纤维膜固持力更小,超疏水性能更佳㊂当应用于油水分离时,吸附能力高达43.7g /g ,多次工作后仍能达到34g /g㊂F i g .3 D u r a b i l i t y o f f e m t o s e c o n d l a s e r i n d u c e dP T F Es u p e r h y d r o ph o b i c s u r f a c e [22]M a 等[25]利用静电纺丝法以聚酰胺酸(P A A )和醋酸纤维素(C A )为原料,获得了具有核鞘结构的P I /C A 纳米纤维膜,然后通过重氟苯并恶嗪(B A F -b t f a )和纳米二氧化硅(S N P s )表面改性,制备出具有超疏水/超亲油性的P I /C A /F -P B /S N P 高柔性纤维膜㊂膜的临界拉伸应力高达130M P a ㊁临界拉伸应变为52%,说明了膜具有很好的柔性㊂另外发现当B A F -b t f a ,S N P s 的质量分数分别为1%,4%时,膜的超疏水/超亲油性最佳,水的接触角为162ʎ㊁油的接触角接近于0ʎ,且渗透通量高达(3106.2ʃ100)L /(m 2㊃h )㊂该膜的耐酸碱㊁耐高温性能好㊂膜具有高效分离油水的能力,分离效率在99%以上㊂1.5 涂覆法涂覆法是一种简单快速获得不同形貌表面的方式,包括喷涂法㊁浸涂法,涂刷法和电泳涂装法㊂喷涂法是利用喷枪将含有活性颗粒喷成雾状,在基材表面沉积形成粗糙结构;浸涂法是将基材浸泡在活性溶液中,沉积附着形成涂装表面;涂刷法是将涂料直接涂覆在表面;电泳涂装法适合于水性涂料㊂D e n g 等[26]提出一种将工业胶黏剂与月桂酸改性的氢氧化铜颗粒制备超疏水水性涂层的方法,并且成功应用在不同基材上如铜网㊁海绵等㊂当水滴放置在涂层上,接触角可达160.3ʎ㊁滑动角小于10ʎ㊂以该材料作为分离膜的油水分离装置实现了对多种油水混合物的高效分离㊂另外该涂层具有一定的抗盐㊁抗酸碱㊁抗紫外和自清洁性能㊂L i u 等[27]利用全水基喷涂法制备了具有强鲁棒性的超疏水性的表面㊂首先将磷酸铝㊁纳米Z n O 颗粒㊁聚四氟乙烯(P T F E )和去离子水按照一定比例混合,得到混合溶液,然后将其喷涂到基板上(陶瓷㊁不锈钢等),最后再进行高温干燥交联固化㊂制备出的超疏水表面在强紫外线下照射12h ,水的接触角仍然大于150ʎ;p H 为1~13时,水的接触角基本保持在150ʎ以上,说明该材料具有良好的耐紫外老化㊁耐酸碱性能㊂基于该材料,他们实现541 第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展了多种油水混合物的高效分离㊂L i等[28]利用喷涂法将硅藻土粉末㊁三甲氧基硅烷㊁水性聚氨酯(P U)和乙醇混合的悬浮液喷涂到不锈钢网上,制备出具有耐腐蚀㊁低黏附㊁超疏水性的不锈钢网膜㊂这种耐腐蚀性能主要归于超疏水涂层与多孔中空气的协同作用的结果㊂水滴在制备的粗糙表面能够保持152ʎʃ2ʎ的静态接触角,滑动角为8ʎʃ2ʎ㊂所制备的不锈钢网能够高效分离水与多种油(煤油㊁柴油㊁正己烷㊁庚烷等)的混合液,可重复多次工作㊂L i等[29]通过喷涂法将石蜡蜡烛烟灰(C S)㊁纳米二氧化硅(S i O2)负载在不锈钢网上,制备出具有耐热水㊁耐腐蚀㊁超疏水性的不锈钢网膜㊂水滴在不锈钢网表面的接触角为160ʎʃ1ʎ,滚动角为5ʎʃ1ʎ,而油滴在材料表面快速铺展,接触角为0ʎ,说明材料具有良好的超疏水/超亲油性㊂另外材料可耐受15~93ħ热水㊂如F i g.4(a)所示,发现随着孔隙的增大,水的接触角略微下降,而滑动角呈现相反的趋势㊂基于该不锈钢网制备的油水分离装置,实现了多种油水混合物的高效分离㊂G a o等[30]利用电喷雾法制备出表面具有微纳米复合微球的超疏水聚偏氟乙烯(P V D F)/二氧化硅(S i O2)复合材料涂层㊂考察了P V D F和S i O2含量的影响,发现P V D F占6%~12%㊁S i O2含量在4%~8%时,超疏水性能最好,水的接触角可达162ʎ,滚动角小于1ʎ㊂所制备的膜能够高效地分离二氯甲烷混合油水,可重复工作多次㊂同时,该涂层具有很好的抗腐蚀能力㊂W a n g等[31]利用单宁酸(T A)-氨基丙基三乙基硅烷(A P T E S)涂料涂覆在多种基底材料表面如铜网㊁P T F E等,经过O D S改性,制备出具有超疏水性的材料如铜网片-(T A-A P T E S)-O D S㊂当将所制备的材料应用于油水分离时,分离效率高达99%以上,并且可重复多次工作㊂H s i e h等[32]采用自旋涂覆法将全氟烷基甲基丙烯酸共聚物改性的C N T s负载在碳纤维(C F)上,制备出具有双层粗糙纳米/亚微米结构的超疏水性的C N T-C F膜㊂如F i g.4(b)所示,同一厚度下,C N T-C F膜比C F膜油水分离效率更高,最高可达99.7%㊂另外C N T-C F膜的超疏水性随着厚度的增加而减小的趋势更小㊂F i g.4(a)E f f e c t o f s t a i n l e s s s t e e lm e s ha p e r t u r e o nw a t e r c o n t a c t a n g l e(W C A)a n ds l i d i n g a n g l e(S A)[28];(b)v a r i a t i o no f o i l-w a t e r s e p a r a t i o n e f f i c i e n c y w i t hC Fm e m b r a n e t h i c k n e s s[32]1.6自组装技术自组装技术是模仿自然环境分子自组装形成特地结构的颗粒,以分子水平构建功能材料表面的方法㊂具有粒径可控,分散性好,操作简便等优点,但是对条件控制要求严格㊂C h e n等[33]采用自组装法在无机纸上获得了自粗化超细羟基磷灰石纳米线(H A P NW S),经过油酸钠改性,得到具有层状结构的超疏水性的无机纸㊂当油酸钠改性时间为2h时,达到最大静态接触角154.55ʎʃ0.66ʎ㊂该材料具备一定的油水分离能力,但是不耐受高温㊂H a n等[34]以无氟苯并恶嗪为主要原料,采用金属离子诱导分子自组装和外延生长法制备出具有超疏水/超亲油性的金属-聚苯并恶嗪微纳米球(M-P B Z s)㊂M-P B Z s展现出良好的抗污㊁易清洁的特性㊂以该材料组装的油水分离装置,实现了对多种油水乳液的高效分离,并且可重复多次工作㊂W a n g等[35]采用共价逐层组装法,制备出具有超疏水性的双层泡沫铜纳米膜㊂首先用K O H-K2S2O8化学改性,使表面形成花瓣状突起结构,再通过加热三氮二硫硅烷化合物(T E S P A)自组装形成单层膜,然后用全氟癸基三氯硅烷(P F D T C S)降低其表面能,使得膜具有超疏641高分子材料科学与工程2020年水/超亲油性㊂这是首次将一种具有抗铜腐蚀及又作为活化界面的多功能聚合物纳米膜引入铜表面㊂该材料具有很好的化学稳定性和耐久性,另外发现-S S-基团和C u(I)S可以提高双层纳米膜的化学稳定性及耐久性;S i-O-S i键网络增强了双层纳米膜的重用性和分离效率㊂基于泡沫铜网膜,实现了油水混合物的高效分离,并且可重复使用㊂1.7沉积法沉积法是一种低成本,简便有效地制备多级微纳米粗糙结构的方法,包括化学沉积法和电化学沉积法㊂化学沉积法是指基材在活性组分氛围中其表面发生化学反应,从而形成多级微纳米结构或改性表面;电化学沉积法是指采用阴极还原和阳极氧化的方式,在表面沉积形成微纳米结构㊂B u等[36]用单宁酸(T A)改性三聚氰胺甲醛海绵(M F)或者织物,之后在表面沉积纳米银颗粒,接着使用1H,1H,2H,2H-全氟葵硫醇降低表面能,赋予该材料超疏水性㊂所制备的超疏水性的海绵实现了对油水混合物和有机污染物(橄榄油㊁环己烷和甲醇等)自身质量66~150倍的吸附,同时超疏水性的织物也实现了对油水废弃物大于95%的分离效率㊂L i n等[37]将商用纳米碳纤维(C N F s)和聚二甲基硅氧烷(PD M S)嵌入不锈钢网(S S M),制备出具有抗生物㊁化学侵蚀及力学稳定性的超疏水/超亲油性的S S M/C N T S-P D M S㊂基于该材料,实现了对水/甲苯乳液的分离,并且在不含表面活性剂时,表现出高通量(2970L/(m2㊃h))分离;然而在含有表面活性剂时,由于表面活性剂引起的黏度差,导致分离通量较低㊂另外该材料在磨损后仍具备油水分离能力,且只需经过再次涂覆P D M S即可恢复性能㊂W a n g等[38]利用可控电沉积法和化学改性的方法获得了具有超疏水/超亲油性的三维多孔泡沫铜(S O C F)㊂这是首次应用了孔径大于乳化液滴的三维多孔材料来分离乳化油水混合物㊂以此材料制备的油水分离装置,能实现对多种油水乳液的高效分离,而且具有高油通量㊂S O C F的破乳现象主要归于材料本身超亲油性和笼状结构的促进及自升效应的协同作用㊂考察了电沉积时间对该材料的影响,发现随着电沉积时间延长,力学强度迅速增加㊁孔径呈线性减小㊁油通量也逐渐减小㊁水的浸入压力增大㊂另外S O C F展现出惊人的耐磨性能㊂利用沉积法制备超疏水材料是有效的,但是仍然存在一些问题,比如制备过程较为复杂,不利于工业化生产,制品的稳定性稍差等㊂1.8其它方法W a n g等[39]以聚氨酯为骨架,将其浸入含有多巴胺㊁粉煤灰(F A)和十二烷基硫醇(D T)的碱性水/乙醇溶液中,浸泡后取出干燥㊂聚氨酯表面附着了P D A/F A涂层,从而制备出超疏水/超亲油性的泡沫㊂P D A/F A涂层的微纳米结构和聚氨酯的微孔结构的协同作用,极大地提高了疏水性㊂F A的引入赋予了泡沫优异的阻燃性能,另外当F A质量分数为0.2%时,水的接触角达到最大,且油水分离效率最高㊂基于此材料,实现了对多种水包油乳液如正己烷㊁汽油㊁柴油等的有效分离㊂H a n等[40]在铜网或者海绵(M F)上热诱导聚多巴胺(P d o p)颗粒的形成,经过十八胺(O D A)改性,获得了具有超疏水/超亲油性的C u/h-P d o p/O D A及M F/h-P d o p/O D A㊂考察了热处理温度及时间的影响,发现热处理温度为120ħ㊁热处理时间为12h时,材料表面覆盖的P d o p最为稳定㊁均匀㊁致密,同时还发现O D A晶体形貌,受O D A及P d o p协同作用的影响,材料表面覆盖P d o p 颗粒越均匀,越有利于形成具有层次性的O D A晶体形貌㊂所制备的铜网能够高效分离油水混合物,海绵吸附性能好㊂但是对于涂层来讲,耐酸碱㊁耐盐较差,虽然大多能维持水的接触角在140ʎ以上㊂C h e n等[41]以棉织物为基底,多巴胺为原料,高碘酸钠为氧化剂,十八硫醇为改性剂获得了具有超疏水性的棉织物㊂所制备的超疏水棉织物成功地实现1,2-二氯乙烷/水的分离㊂此外,即使经过长时间紫外线照射和90ħ热水的浸泡,该材料仍然保持了原有的特殊润湿性㊂这种光照和耐热水的稳定性可以使所制备的材料工作在暴晒或者热水环境中㊂C h e n g等[42]通过滴铸表面聚乙烯溶液改性,获得了超疏水性的涂层材料,可应用于不同基底材料如铜网㊁聚氨酯等㊂HD P E涂层展现出良好的热磨损性能和化学稳定性,这归于H D P E涂层随机分布的块状片状结构㊂基于该材料,实现了多种油水混合物的高效分离㊂L i u等[43]运用一种集粗糙形貌构建和化学修饰一体化的方法,制备出具有抗大雨冲击的超疏水/超亲油性的P D M S膜㊂水滴在膜表面的接触高达170ʎʃ0.5ʎ,滚动角接近0ʎ;而油滴在膜表面快速铺展,说明膜具有很好的超疏水/超亲油性㊂该材料具有优异的热稳定性,但是不耐受酸碱侵蚀㊂另外P D M S膜磨损后可经过二次化学改性即可恢复性能㊂通过以上各种方法如水热法㊁溶胶凝胶法㊁刻蚀741第12期李国滨等:超疏水材料的研究进展法㊁静电纺丝法㊁涂覆法㊁自组装技术㊁沉积法等其他方法在不同材料上(如具有可降解的蚕丝蛋白㊁聚多巴胺㊁单宁酸㊁化纤物质㊁矿物颗粒等)制备的超疏水/超亲油性的材料,可实现油包水乳浊液或者重油/水的分离,而且现今所制备的超疏水/超亲油性的材料在环境稳定性和化学稳定性上得到了很大的改善㊂但是无法很有效地分离轻油/水以及水包油乳浊液,同时也存在着一些问题比如目前许多方法在操作上比较复杂,成本相对较高,无法实现大规模的生产㊂2结语基于不同材料㊁不同方法构建超疏水膜分离材料可以实现油包水乳液及重油/水的分离,并且所构建的材料的稳定性及重复利用率得到很大的提高,同时材料的功能也朝着多元化发展㊂但是构建的材料大多数较为复杂,难于在工业上运用㊂目前制备超疏水膜分离材料的方法多种多样,而且每种方法都有其各自特性㊂采用水热法㊁刻蚀法㊁自组装技术等来处理金属或非金属材料都能得到理想的微米结构,并且水热法㊁刻蚀法等能够直接处理表面且不经过修饰,即可获得超疏水材料㊂但是水热法对设备要求高,且安全性较差;刻蚀法成本高,不易大规模制备,自组装技术对条件要求苛刻㊂静电纺丝技术适用于制备超润湿薄膜,此类方法优点在于无需多步操作,制备的纺丝具有高比表面积㊁高孔隙率等性能㊂另外可调控纤维直径来提高分离效率㊂但是静电纺丝技术制备的纺丝强度相对较弱,且较难分离纤维长丝与短纤维㊂溶胶-凝胶法制备流程简单㊁可实现工艺的改参或者变更,实现生产不同的制品,但是它具有周期长㊁制品容易开裂等问题㊂涂覆法具有简便㊁灵活等特点,并且其中喷涂法喷涂的涂层均匀性好,黏附强度高,利于机械化生产和工业化,但是涂覆法制备的涂层存在容易产生流挂㊁涂层干燥时收缩并且可能开裂㊂综合来讲,目前多种方式制备的超疏水膜材料大多处于实验室阶段,所处的实验环境离实际应用相差甚远,应用在工业上的少,所以如何以简便有效的方式制备出高效稳定的超疏水膜分离材料仍是未来发展的重点方向㊂参考文献:[1] D a l t o nT,J i nD.E x t e n t a n d f r e q u e n c y o f v e s s e l o i l s p i l l s i nU Sm a r i n e p r o t e c 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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。

天然超疏水生物表面研究的新进展

!""#： $$%%%& %’()& *+& +,- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 物理
评述
图 $! 超疏水的荷叶和表面结构! （ 1）球形的水滴在荷叶的表面；（ 4）荷叶表面大面积的微结构；（ 2）荷叶表面单荷叶背面的纳米结构个乳突；（ 5）
［ @］虑动态的过程 & 滚动角就是评价表面疏水性能的
索天然超疏水生物表面的奥秘进而人工仿生制备具有极其重要的意义& 下面本文作者就对天然的超疏水生物表面荷叶、蝉翼、水稻叶和水黾腿的工作进行简单的介绍；此外，还报道了近期的仿生研究的新结果：利用来自高黏附力的壁虎脚的灵感仿生制备一种新型的对水滴具有高黏附的超疏水阵列聚苯乙烯纳米管材料&
42&%-,#%5 5 A3 03)JKL.2)0K3 0@ *J>@>3)>L )K )(> )(>KJ0>@ KM @.JM12> ,>))1N0/0)O- P1J0K.@ 31).J1/ @.*>J(OLJK*(KN02 N0K Q @.JM12>@ @.2( 1@ 2021L1 ,03=@，/K).@ />1R>@， J02> />1R>@ 13L ,1)>J @)J0L>J />=@ 1J> L>@2J0N>L- G3 *1J)02./1J， 1 @.22>@@M./ N0K Q ;0;>)02 >S1;*/> KM @.*>J(OLJK*(KN02 *K/O@)OJ>3> 313K).N>@ ,0)( @)JK3= ,1)>J 1L(>@0K3 0@ J>*KJD )>L- T(> /1)>@) )J>3L@ 03 )(> @).LO KM @.*>J(OLJK*(KN02 ;1)>J01/@ 1J> 1/@K L0@2.@@>L6"17*-(&5 5 @.*>J(OLJK*(KN02，/K).@ />1M ，,1)>J @)J0L>J，(0>J1J2(021/ @)J.2).J>@

疏水涂层的研究现状

疏水涂层的研究现状疏水涂层是一种可以在物体表面形成疏水性能的涂层材料。

它可以使物体表面具有超级疏水性，使水滴在表面上形成极小的接触角，从而改善物体的耐水性和耐污性。

疏水涂层的研究和应用已经取得了显著的进展，下面将详细介绍疏水涂层的研究现状。

疏水涂层的研究起源于自然界中一些特殊表面的观察。

莲花叶子、蜻蜓翅膀等天然的超疏水表面激发了研究者们的兴趣。

研究人员发现，这些天然表面的超疏水性能是由于其表面微结构特征和化学成分所导致的。

在这些天然表面的微观结构上，存在许多微小的几何结构，如微米级的纳米线、纳米柱等，这些微小的结构能够增大物体表面的比表面积，从而增加表面与水接触的空隙。

除了表面微结构特征之外，表面的化学成分也会对疏水性能起到重要的作用。

通过改变表面的化学成分，可以调控物体表面的疏水性能。

在疏水涂层的研究中，最常见的材料是氟化物。

氟化物具有极高的疏水性能，可以使水滴在表面上形成接触角大于150度。

对于氟化物材料的研究，主要集中在两个方面：一是改善涂层的耐久性。

氟化物涂层的耐久性是其应用的一个关键问题，长时间的曝露在大气和温度变化环境中，会导致涂层的损坏和疏水性能的降低。

研究人员通过改善氟化物的结构和使用增强剂等方式，提高了涂层的耐久性。

二是提高涂层的透明性。

氟化物涂层通常是无色透明的，但是传统的氟化物涂层的透明性较差，会降低涂层所覆盖物体的可见光透过率。

为了解决这一问题，研究人员开发了一种新型的透明氟化物涂层。

除了氟化物材料之外，还有一些其他的材料也被用于疏水涂层的研究。

例如，石墨烯是一种新兴的二维材料，具有很高的导热性和导电性。

近年来，研究人员发现石墨烯在表面涂覆后也可以表现出良好的疏水性能。

此外，一些金属氧化物如二氧化钛、二氧化硅等也被用于疏水涂层的研究。

这些金属氧化物材料可以通过控制其纳米微米级的表面结构来实现疏水性能，表面结构的调控包括溶胶-凝胶法、电沉积法、阴离子溅射沉积等。

疏水涂层在实际应用中具有广泛的应用前景。

超疏水材料的研究现状及应用

超疏水材料的研究现状及应用摘要: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。

由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注，本文简述了超疏水表面的制备方法，归纳了超疏水表面的应用,对超疏水表面研究的发展进行了展望。

关键词：超疏水表面材料；微流体系统；表面制备方法；表面应用Superhydrophobic materials Researchand ApplicationLi Yongliang(Jiangnan University, College of Chemistry and Materials Engineering JiangsuWuxi 214122,China)Abstract:Superhydrophobic surface material with a waterproof, anti-fouling, can reduce the viscosity of the fluid and other excellent features, is currently one of the hot functional materials. As super-hydrophobic surface in the self-cleaning surfaces, microfluidic systems, biocompatibility and other potential applications, research on super-hydrophobic surface caused a great deal of attention, this paper outlines the super-hydrophobic surface preparation methods, summarized the super-hydrophobic surface application of research for the development of super-hydrophobic surfaces were discussed.Keywords:Superhydrophobic surface material; Microfluidic systems; Surface preparation methods; Surface application近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。

超疏水材料的应用与研究进展

超疏水材料的应用与研究进展关键信息项：1、超疏水材料的定义及性能特点接触角：＿___________________________滚动角：＿___________________________表面粗糙度：＿___________________________化学组成：＿___________________________2、应用领域自清洁表面：＿___________________________防腐蚀：＿___________________________油水分离：＿___________________________减阻：＿___________________________生物医学：＿___________________________3、研究进展新型材料的开发：＿___________________________制备方法的改进：＿___________________________性能优化策略：＿___________________________理论模型的完善：＿___________________________11 超疏水材料的定义及性能特点超疏水材料通常是指与水的接触角大于 150°，滚动角小于 10°的材料。

其具有独特的表面性能，这主要归因于材料的表面化学组成和微观结构。

111 接触角接触角是衡量材料超疏水性的关键指标之一。

当水滴在材料表面上形成的接触角越大，表明材料的疏水性能越强。

112 滚动角滚动角则反映了水滴在材料表面上的移动容易程度。

较小的滚动角意味着水滴能够轻易地从表面滚落，进一步体现了材料的超疏水性。

113 表面粗糙度材料表面的粗糙度对超疏水性起着重要作用。

适当的粗糙度可以增加空气在表面的留存，增强疏水效果。

114 化学组成材料的化学组成决定了其表面能的高低。

低表面能的化学物质有助于实现超疏水性能。

12 应用领域超疏水材料由于其优异的性能，在多个领域展现出了巨大的应用潜力。

超疏水纳米界面材料的制备及其研究进展

０引言
浸润性（又称润湿性，ｔａｉｔ）固体表面的一种重Ｗｅｔｂｌｙ是ｉ要特征，无论在人们的日常生活还是在工农业生产中都发挥
面以来，疏水表面越来越受关注。超疏水表面的制备一般超
采用两种方法，种是在粗糙表面修饰低表面能物质，一另一
种是在疏水性表面构造粗糙结构。超疏水表面的制备方法主要有模板法、溶胶一凝胶法、相分离法、电纺法、刻蚀法、拉伸法、蚀法、腐化学气相沉积法、自组装及其它方法。但是由于人们对超疏水表面的研究时间不长，多制备方法存在成本许高、艺复杂、器昂贵等诸多缺陷，工仪不适宜大规模生产，下面介绍几种制备超疏水表面的简单方法。
ｂｃｔｉｌｒｒｕｈｏｗａｄｉｉｆｄａｅｂｏｇｔｆｒｒ．ｙｅ
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ
ｓｐｒｙｒｐｏｉ，ｐｅａａｉｎｍｅｈｄ，ｓｌｅ，ｐａｅｓｐｒｔｎ，ｔｍｐａｉｇｕｅｈｄｏｈｂｃｒｐｒｔｌｏｓｏｌｈｓ～ｅａａｉｏｇｏｅｌｔｎ
２ＣｏｌｇｆＭａｅｉｌＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｇ，Ｕｎｖｒｉｆｈｎｈｉｏｃｅｃｎｃｎｌｇ，Ｓａｇａ００３ｌｅｏｔｒａｓｃｅｃｎｎｉｅｒｎｅｉｅｓｔｏａｇａｆｒＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙｙＳｈｎｈｉ０９）２ＡｂｔａｔｓｒｃＣｎｅｔｎｌｍｅｈｄｆｐｅａａｉｎｏｕｅｈｄｏｈｂｃｓｒａｅｒｅｉｗｅ．ｏｒｔｃｎｑｅｎｏｖｎｉａｔｏｓｏｒｐｒｔｆｓｐｒｙｒｐｏｉｕｆｃｓａｅｒｖｅｄＦｕｅｈｉｕｓｉｏｏ

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。

环氧树脂在超疏水领域的应用_概述及说明

环氧树脂在超疏水领域的应用概述及说明1. 引言1.1 概述在现代科技和工程领域中，超疏水性能的材料和涂层广泛应用于各种领域，包括自清洁表面、抗污染材料、防腐蚀涂层等。

超疏水性能的提升对于解决许多实际问题具有重要意义。

环氧树脂作为一种重要的聚合物材料，在超疏水领域也具备广阔的应用前景。

1.2 文章结构本文主要分为五个章节来探讨环氧树脂在超疏水领域的应用。

首先，我们将介绍环氧树脂的概述，包括其定义、特性以及生产和合成方法。

接着，我们将回顾超疏水技术的发展，并介绍其定义、原理以及材料分类和特点。

随后，我们将详细讨论环氧树脂在超疏水领域的应用，包括改进润湿问题的方法和与其他超疏水材料的复合应用。

最后，我们将总结目前环氧树脂在超疏水领域应用的现状和进展，并展望未来环氧树脂超疏水材料的发展前景。

1.3 目的本文的目的是全面概述环氧树脂在超疏水领域的应用，深入探讨其与其他超疏水材料的复合应用以及其在实际应用中的效果和前景展望。

通过对环氧树脂在超疏水领域的综述，我们将为该领域的研究者提供参考，并促进更多创新技术和方法的发展。

同时，我们也将总结论文的主要观点和贡献，以期对读者提供清晰准确地理解。

2. 环氧树脂的概述2.1 定义和特性环氧树脂是一种重要的高分子材料，由环氧基团与含有活性氢的化合物通过开环聚合反应得到。

它具有许多优良的特性，例如高强度、优异的黏附性、良好的耐化学腐蚀性能等。

这些特性使得环氧树脂广泛应用于涂料、胶粘剂、复合材料等领域。

环氧树脂为无色或淡黄色液态或固体，可通过控制组成和合成方法来调整其物理和化学性质。

它可以与许多不同类型的固化剂（如胺类、酸酐类等）反应形成三维联结网络结构，使其在固化后形成坚硬耐磨的材料。

此外，在不同的配方设计下，环氧树脂还可以具备耐温性、电绝缘性以及其他特殊功能。

2.2 生产和合成方法环氧树脂通常通过将环氧基团丙烯酸盐与双酚A型等含有活性氢原子的化合物进行开环聚合反应来合成。

金属材料表面超疏水涂层的研究进展

金属材料表面超疏水涂层的研究进展目录一、内容描述 (2)1. 超疏水涂层的定义与意义 (3)2. 金属材料表面处理技术的发展背景 (4)二、超疏水涂层材料的研究进展 (5)1. 纳米材料在超疏水涂层中的应用 (6)纳米TiO2、SiO2等颗粒的制备与应用 (7)纳米复合材料的设计与性能优化 (9)2. 有机高分子材料在超疏水涂层中的应用 (10)涂层材料的表面接枝改性技术 (11)自组装单分子层的构筑与性能研究 (12)3. 生物启发型超疏水涂层的研究 (13)蜡烛蜡、硅酮等生物启发材料的模仿与应用 (14)生物矿化原理在涂层设计中的应用 (15)三、超疏水涂层制备方法的研究进展 (17)1. 化学气相沉积法 (18)2. 动力学激光沉积法 (19)3. 离子束溅射法 (20)4. 溶液沉积法 (21)5. 微纳加工技术 (22)四、超疏水涂层性能评价及优化策略 (23)1. 表面张力与接触角测量 (24)2. 耐磨性、耐腐蚀性等性能评估 (26)3. 涂层稳定性与耐久性分析 (27)4. 性能优化策略与实验方法 (28)五、超疏水涂层在特定领域的应用研究进展 (29)1. 抗生物污染涂层的研发与应用 (30)2. 防腐蚀保护涂层的性能研究 (32)3. 光学性能改进的超疏水涂层设计 (33)4. 涂层在航空航天、电子电气等领域的应用探索 (34)六、结论与展望 (35)1. 超疏水涂层技术的发展趋势 (36)2. 存在的问题与挑战 (38)3. 未来研究方向与应用前景展望 (39)一、内容描述随着科技的不断发展，材料科学领域对于表面性能的要求日益提高，尤其是在防水、防污、自清洁等方面具有特殊需求的材料。

金属材料作为现代工业的重要基础材料，其表面性能的优劣直接影响到产品的使用寿命和可靠性。

对金属材料表面进行超疏水涂层的研发和应用成为了当前研究的热点。

超疏水涂层是一种具有特殊表面性能的涂层，其表面的水接触角大于150，表现出“荷叶效应”，即水滴在涂层表面上能够迅速滚落，而不会附着和渗透。

纳米纤维素构建超疏水材料研究进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第8期纳米纤维素构建超疏水材料研究进展詹洵，陈健，杨兆哲，吴国民，孔振武，沈葵忠（中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏省生物质能源与材料重点实验室，国家林业和草原局林产化学工程重点实验室，林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心，江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，江苏南京210042）摘要：纳米纤维素表面富含活性羟基，具有高度的亲水性和吸水性，这在很大程度上成为影响纳米纤维素在工业上大规模应用的主要因素。

对纳米纤维素表面的活性羟基进行化学修饰提高其疏水性，日益成为国内外学者研究的热点。

本文在简要阐述超疏水材料基本特征和制备方法的基础上，对比了不同超疏水材料制备方法（模板法、喷涂法、沉积法、刻蚀法）的优劣，重点介绍了国内外学者利用纳米纤维素构建超疏水材料（气凝胶、纸张、涂层、薄膜等）在生物医学、造纸工业、油水分离、食品包装、储能材料等不同领域的研究进展，归纳并分析了目前纳米纤维素构建超疏水材料在改性方式和性能提升等方面仍存在的问题，同时指出了纳米纤维素构建超疏水材料未来将朝着过程无污染化、工艺简化、稳定性优化等方向发展。

关键词：纳米纤维素；超疏水材料；气凝胶；涂层；薄膜中图分类号：TQ35文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）08-4303-11Progress on superhydrophobic materials from nanocelluloseZHAN Xun ，CHEN Jian ，YANG Zhaozhe ，WU Guomin ，KONG Zhenwu ，SHEN Kuizhong(Institute of Chemical Industry of Forest Products,Chinese Academy of Forestry;Key Laboratory of Biomass Energy andMaterial,Jiangsu Province;Key Laboratory of Chemical Engineering of Forest Products,National Forestry and Grassland Administration;National Engineering Research Center of Low-Carbon Processing and Utilization of Forest Biomass;Jiangsu Co -Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources,Nanjing 210042,Jiangsu,China)Abstract:Due to the abundant hydroxyl groups on the surface,nanocellulose has high hydrophilicity and water absorption,which has become the main factor affecting its large-scale application.Functional modification of the active hydroxyl groups on the surface of nanocellulose to improve its hydrophobicity has increasingly become an attractive research area.Based on a brief description of superhydrophobic materials and a comparison of different preparation methods of superhydrophobic materials,this article focused on the research progress on using nanocellulose to construct superhydrophobic materials (aerogels,paper,coatings and films)in the fields of biomedical,papermaking,oil-water separation,food packaging,energy storage materials,etc .,and summarized and analyzed the problems in the application of nanocellulose superhydrophobic materials.At the same time,it was pointed out that the future development direction of nanocellulose to construct superhydrophobic materials would focus on the pollution-free process,process simplification and stability optimization.综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2005收稿日期：2021-09-23；修改稿日期：2021-12-03。

26455452_纤维素基超疏水材料的制备与应用研究进展

·纤维素基超疏水材料·纤维素基超疏水材料的制备与应用研究进展易凯付时雨*（华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640）摘要：纤维素是一种来源广泛的生物质基材料，由于其生物相容性好、分子结构中的羟基丰富、密度低等性质而用于食品、医药、化学品等领域，备受科研工作者关注。

近年来，对纤维素进行疏水化改性的研究使其应用范围进一步拓宽。

本文从纤维素构建超疏水材料的表面能物质、含微/纳粗糙结构的表面构造等方面进行了综述，并归纳了该类超疏水材料在油水分离、高效吸附、集水等领域的应用。

关键词：纤维素；超疏水材料；油水分离；高效吸附；集水中图分类号：TS721文献标识码：ADOI ：10.11980/j.issn.0254-508X.2022.02.017Research Progress in Preparation and Application of Cellulose -based Superhydrophobic MaterialsYI Kai FU Shiyu *（State Key Lab of Pulp and Paper Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou ，Guangdong Province ，510640）（*E -mail ：shiyufu@ ）Abstract ：Cellulose is a kind of biomass based materials with a wide range of sources ，which is used in food ，medicine ，chemicals ，and oth⁃er fields due to its good biocompatibility ，abundant hydroxyl groups in molecular structure ，and low density.In recent years ，the research on hydrophobic modification of cellulose has further broadened its application scope.In this paper ，the surface energy materials and the surface structures containing micro/nano rough structures of cellulose -based superhydrophobic materials are reviewed ，and the potential applicationsof superhydrophobic materials in oil -water separation ，efficient adsorption ，water collection ，and other fields are summarized.Key words ：cellulose ；superhydrophobic material ；oil -water separation ；efficient adsorption ；water collection纤维素是地球上来源广泛的天然高分子聚合物，其广泛存在于木材类、棉类、麻类等植物中，结构式如图1所示，因具有可生物降解性、良好的生物相容性、可再生性、环境友好性和无毒性等优点，在各功能性材料领域受到越来越多的关注[1-2]。

水利工程中新型超疏水材料应用前景展望

3、生物仿生材料：模仿自然界中的生物表面结构，制备出具有高透光性和耐磨性的超疏水材料。
4、其他新型超疏水材料：如金属有机框架（MOFs）材料、多孔陶瓷材料等。
参考内容
引言
随着科学的不断发展，新型材料的技术和应用越来越受到人们的。其中，超疏水材料作为一种具有特殊表面性能的材料，引起了广泛的兴趣。超疏水材料具有防水性和透气性，在众多领域中具有广阔的应用前景。本次演示将详细介绍超疏水材料的定义、应用状况以及市场前景进行分析。
参考内容二
摘要：超疏水材料是一种具有特殊表面性能的材料，具有极低的液体吸附性和高度的水滑性。本次演示将综述超疏水材料的研究现状，包括材料选择、材料性能及其应用前景。最后，本次演示将总结目前的研究成果和不足，并强调未来研究的需求和方向。
引言：超疏水材料是一种新型的功能材料，其表面具有特殊结构，使得液体在与材料表面接触后迅速滑落，具有极低的水接触角和极高的水滑性。这种材料在防尘、防水、防污等领域具有广泛的应用前景。近年来，研究者们在超疏水材料的制备与应用方面进行了大量研究，取得了一系列重要的研究成果。然而，超疏水材料的研究仍面临一些挑战，需要进一步深入探讨。
水利工程中新型超疏水材料应用前景展望
目录
01 引言
03
新型超疏水材料研究进展
02 研究现状 04 参考内容
引言
水利工程是国民经济的基础设施之一，对于保障水资源安全、促进经济发展具有重要意义。然而，随着全球气候变化和人类活动的加剧，水利工程面临着越来越多的挑战。为了提高水利工程的效能和安全性，新型超疏水材料的应用逐渐成为研究的热点。本次演示将介绍水利工程中新型超疏水材料的应用前景展望。
超疏水材料的定义和应用状况

超疏水涂层微纳米材料可控合成及应用研究

超疏水涂层微纳米材料可控合成及应用研究一、概述超疏水涂层微纳米材料是指在材料表面形成的一种具有极强疏水性能的特殊涂层，其表面能极低，使得水珠在其表面呈现出高度的球形，与其表面接触的接触角大于150°，使得水珠在其表面上几乎不会留下痕迹。

超疏水涂层具有优异的抗粘性和自清洁性，因此在汽车玻璃、建筑材料、纺织品等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在介绍超疏水涂层微纳米材料可控合成的研究现状和应用前景。

二、超疏水涂层微纳米材料合成技术1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的超疏水涂层微纳米材料合成技术，通过将含有相应金属或氧化物前驱体的气体输入反应室，经过热解反应在基底表面沉积出纳米级的超疏水材料。

该方法可以实现对材料组分、结构和形貌的精确控制，形成具有特定性能的超疏水涂层微纳米材料。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将含有金属离子或其他前驱体的溶液先制备成溶胶，然后通过加热或化学反应促使其中的物质发生凝胶化，最终得到超疏水涂层微纳米材料的方法。

该方法简单易行，能够实现大面积均匀的涂层覆盖。

3. 电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电解池在基底表面沉积出所需材料的方法，通过控制电极电势、电流密度以及电解液成分可以精确调控涂层的组分和结构，实现超疏水特性。

4. 其他新技术除了上述常用的合成技术，还有一些新的技术不断涌现，如等离子体辅助化学气相沉积法、模板法、离子束辅助沉积法等，这些新技术为超疏水涂层微纳米材料的合成提供了更多的选择和可能性。

三、超疏水涂层微纳米材料在汽车领域的应用超疏水涂层微纳米材料在汽车领域具有广泛的应用前景。

涂覆超疏水涂层微纳米材料的汽车玻璃可以有效抵抗雨水和污垢的侵蚀，使驾驶者在雨天视野更加清晰，提高行车安全性。

涂覆超疏水涂层微纳米材料的汽车车身可以减少灰尘、泥浆等污垢的附着，减少清洗和维护的频率和成本。

超疏水涂层还可以应用于汽车轮胎和底盘部件，减少泥浆和水花的粘附，延长汽车的使用寿命。