超疏水表面的构筑及其研究进展_一_鲍艳

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超疏水表面的研究进展

政策与资金支持
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。

超疏水涂膜的研究进展

收稿:2005年11月,收修改稿:2006年3月 *国家自然科学基金项目资助(No.20506005)**通讯联系人 e mail:zhryang @超疏水涂膜的研究进展*曲爱兰文秀芳皮丕辉程江杨卓如**(华南理工大学化工与能源学院广州510640)摘要超疏水涂膜以其独特的性能,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。

但目前的制备技术制约了其在建筑外墙涂料等大型设施方面的应用。

探索如何采用简单有效的方法构造和调控涂膜的双微观结构,从而获得性能持久优异的超疏水性涂膜,并有效应用于生产和生活的各个方面是这一领域研究的最终目标。

本文就超疏水材料表面理论的发展和近几年来超疏水膜制备技术取得的新成果进行了概括,并指出制备超疏水涂膜存在的问题和发展方向。

利用表面能极低的含氟材料,将溶胶凝胶、相分离技术和自组装梯度功能等技术有机结合,获得适宜的表面粗糙度和微观构造,是实现超疏水涂膜工业化生产的可行途径。

关键词超疏水膜接触角表面双微观结构梯度功能中图分类号:O647;TB43 文献标识码:A 文章编号:1005 281X(2006)11 1434 06Studies on Super Hydrophobic FilmsQu Ailan Wen Xiufang Pi Pihui Cheng Jiang Yang Zhuoru(The School of Chemical and Energy Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract Super hydrophobic film is of promise prospect applied in various industrial products.But it is limited by preparing techniques for use as coatings of outside building and large equipments.It is the aim to search simple and effective methods to prepare and control the micro nano binary structure to get super hydrophobic coating.Here we briefly review the development of the theory and recent progress in the process and properties of super hydrophobic films.It is a possible way to realize industrial produc tion of super hydrophobic coating with appropriate roughness and microstructure by the combination of different technologies such as sol gel,phase separation and self assembly of low surface energy materials.Key words super hydrophobic film;contac t angle;micro nano binary structure;gradient function1 引言近年来,植物叶子表面的超疏水性和自清洁效果引起了人们的很大兴趣。

超疏水表面的构筑及其研究进展_一_鲍艳

［15 ］
将碳纳米管和硅烷偶联剂结合制备了具有
［20 ］
导电性的透明超疏水涂层。翟锦等
采用高温裂解酞菁金属
络合物的方法，制备了定向的碳纳米管膜。研究发现，其表面的形貌与荷叶表面结构十分接近，无需任何低表面能物质修饰，即可获得超疏水表面，为无氟超疏水表面 / 界面材料的研究提供了新思路。他们运用该方法又成功制备了岛状结构和房式结构的阵列碳纳米管膜，这两种膜均表现出了良好的疏水效果。虽然通过纳米管构筑的表面能够获得较好的疏水效果，但管状结构形成的超疏水表面机械强度不好，加上纳米管自身的制备方法比较复杂，其设备以及原料价格昂贵，限制了纳米管构筑超疏水表面的规模化应用。 1． 1． 5 其他方法构筑
nm 的二氧化硅溶胶，采用氟硅烷对所得的二氧化硅溶胶进行改性，得到单分散的二氧化硅改性溶胶，将改性的溶胶通过旋转涂饰法涂饰到铝合金表面，获得超疏水涂膜。由于以水作为溶剂制备二氧化硅溶胶，可避免传统 Stber 法制备二氧化硅溶 Xu 等胶时大量使用有机溶剂，实现了清洁化生产，因此，
管状无机粒子因具有大的比表面积，极高的弹性模量和弯曲强度等特性，使其在超疏水领域得到越来越广泛的应用。与其他形貌的无机粒子相比，采用管状无机粒子构筑的粗糙表面，其表面空气的占有比例大，因此疏水效果较好。此外，该方法还可在一定程度上减少氟化物的使用，减轻环境压力。在所有管状粗糙结构中，碳纳米管因具有较高的机械稳定性和较低的密度而成为超疏水表面制备过程中最为常用的管状结构。Han 等
娟
1
（ 1．陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安 710021 ； 2．教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安 710021 ）摘要：超疏水表面因具有自清洁、抗腐蚀、减阻等功能使其在墙体涂料、轮船防腐防污、流体输送等方面具

自愈性超疏水表面的方法及应用进展

自愈性超疏水表面的方法及应用进展耿敏;董兵海;王世敏;赵丽;万丽;王二静;张艳平【摘要】In recent years,inspired by the the super-hydrophobic surfaces of the animals and plants in nature, based on the influence of the external environment and taking into account the surface chemical composition and the surface microstructure,the scientific research workers have developed the preparation method of the super-hydrophobic surface and successfully prepared the superhydrophobic surface.But when under chemical erosion or mechanical wear it shows poor durability,resulting in its practical application has been greatly limited.In-spired by the ability of lotus leaves to regenerate their superhydrophobicity against physical damage,the combi-nation of superhydrophobic and self-healing properties may prove an effective means to solve this problem.In this paper,the principle of building self-healing superhydrophobic surface,and its current application and pros-pects the development of superhydrophobic future were mainly introduced.%近些年,受自然界中具有超疏水性表面的动植物的启发,在结合外部环境的影响并充分考虑表面化学组成与表面微观结构的基础上,科学研究工作者们已经探究出超疏水性表面的制备方法,并成功制备出超疏水性能表面.但由于其在化学侵蚀或机械性磨损下所表现的较差的耐久性,导致其在实际应用中受到了很大限制.受荷叶对物理损伤的超疏水性的再生能力的启发,超疏水和自愈性的组合可能是解决这一问题的有效手段.主要介绍了构造自愈性超疏水表面的原理,以及其目前的应用情况,并对超疏水未来的发展进行了展望.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】8页(P6049-6056)【关键词】超疏水;自愈;自清洁:自我再生【作者】耿敏;董兵海;王世敏;赵丽;万丽;王二静;张艳平【作者单位】有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉430062;有机化工新材料湖北省协同创新中心,武汉 430062;湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室,武汉 430062【正文语种】中文【中图分类】O647;TB3240 引言荷叶和许多其它生物在经过数百万年的演变后表现出了超疏水性这一不寻常的润湿特性。

超疏水表面制备技术的研究进展

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：０４文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０１１０５６７２４— １０２１） —１７—
ｌｔｎｈｐｗｅｅｉｔｏｕｅａｄｔｅｉｆｅｃｆｓｒａｅｒｕｈｍｉｒｓｒｃｕｅｏｏｔｃｎｌｓｄｓｕｓｄ．ｕｅｈｄｏａｉｓｉｒｎｒｄｃｄ，ｎｈｎｌｎｅｏｕｆｃｏｇｃｏｔｕｔｒｎｃｎａｔａｇｅｗａｉｃｓｅＳｐｒｙｒ— ｏｕ
低表面能物质聚二甲基硅氧烷（Ｄ）具有良ＰＭＳ好的稳定性和疏水性能，常被作为制备超疏水表面的材料。Ｇｖｎｈ等利用酸化处理得到粗糙的ＰＭＳｉｃｙｅＤ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（０８０９．２０Ｓ２）
收稿日期：２１０２００— 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
２１０１年第１期
李
杰等：超疏水表面制备技术的研究进展
１９０
板，从而使沉积形成的ＰＦＴＥ表面具有典型的荷叶乳

超疏水表面的制备及其性质研究

超疏水表面的制备及其性质研究随着科学技术的不断发展，科学家们不断探索新的物质制备方法，寻求更高的工程技术应用。

其中，超疏水表面是一种备受研究者们关注的材料，因为其具有很多特殊的性质，能够广泛应用于各种领域。

一、超疏水表面的定义和意义超疏水表面是指一种表面能够使水分距离其迅速溢出的表面。

当水滴落到这种表面上，其表面张力 /黏附能会使得水珠变得特别小，此时，水滴向外的接触角会达到90度以上，这种表面常用作自洁、排水和防污染等方面。

超疏水表面深受生活中的应用广泛赞誉。

在医学领域，为潜在药物材料提供了广泛的应用；在环境领域，用于水污染的处理；在汽车钣金表面，能够有效避免大气污染和噪音的影响；在纺织工业，能够有效增强织物的防水能力，降低腐蚀性化学品的接触。

二、制备超疏水表面的方法制备超疏水表面需要确定一组特殊的化学菜单，以及实现多层分层 (从毛细多层表面) 来避免暴露到表面。

此外，为了让疏水能力记录相对优美和准确，制造者们还需要准确地把控材料的流量和温度，使其能够在其他物质表面中崩溃。

1、化学沉积法化学沉积法制备超疏水表面是一种比较常见的方法。

该方法是通过化学沉积挥发性和锐化的溶液，将纳米颗粒分散在表面上，从而形成疏水表面。

同时，与表面增强感受中使用的铜镀法类似，制造者们还可以使用皮质碳纤维进行疏水表面制备。

2、电极沉积法相对于化学沉积法，电极沉积法的制备方法更加复杂。

制造者将钼或铜通过电子感应、蒸降和金属复合的方式，放置于硅基材料上。

在这种复合过程中，制造者需要精确地控制复合过程中的电压和湿度，这样才能有效确保超疏水表面的品质。

三、超疏水表面的性质研究超疏水表面基本特性已经被科学家们深入研究。

如果要进一步研究这个表面的特性，就需要从表面能量、防污性、稳定性、抗磨耗性、生物适应性和环境友好性等方面进行深入考虑。

1、表面能量疏水性由表面能的值密切关系密切。

因此，测定超疏水表面的表面能称为评估其疏水性能的重要前提。

超疏水表面的制备与应用研究进展

超疏水表面的制备与应用研究进展
尤航;彭毅
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2023(54)2
【摘要】近年来,受天然动植物的启发,越来越多的研究者设计和制备出了大量仿生超疏水表面。

超疏水是指水滴接触角>150°,滚动角<10°的湿润状态。

超疏水表面应用广泛,如耐腐蚀、防冰除冻、油水分离、自清洁性等性能,在很多领域有着较大的价值,国内外诸多学者开展了超疏水表面的制备及应用研究。

高效的制备方法及持续的超疏水性能已成为该领域的研究热点和重要发展方向。

在简要回顾超疏水理论模型之后,按照超疏水表面的制备方法以及应用等方面进行归纳分类并详细介绍其研究和应用现状,最后对其未来的发展趋势进行展望。

【总页数】12页(P2043-2054)
【作者】尤航;彭毅
【作者单位】贵州大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB174
【相关文献】
1.镁合金超疏水表面的制备技术与应用研究进展
2.仿生超疏水表面的制备与应用的研究进展
3.金属防护用超疏水表面主要制备方法及应用研究进展
4.仿生超疏水表
面的制备与应用研究进展5.飞秒激光制备耐久型超疏水表面及其应用的研究进展(特邀)
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超疏水表面的制备与性能研究

超疏水表面的制备与性能研究哎呀，说起超疏水表面，这可真是个有趣又神奇的话题！先给您讲讲我之前的一次经历吧。

有一回我去参加一个科技展览，看到了一个展示超疏水表面的小实验。

实验人员拿着一块看似普通的材料，往上面倒了一滩水，神奇的事情发生了！那水就像一颗颗晶莹的珠子，在材料表面滚来滚去，就是不渗进去。

我当时就被深深吸引住了，心里充满了好奇和疑问：这到底是怎么做到的呀？咱们先来说说超疏水表面是怎么制备的。

简单来说，就像是给材料穿上一层特殊的“防护服”。

这“防护服”的制作方法可有不少呢。

比如说，化学刻蚀法，就像是用化学试剂这个“小刻刀”在材料表面精心雕琢，刻出微小的粗糙结构，让水不容易附着。

还有物理气相沉积法，就像是给材料表面“喷”上一层特殊的物质，形成超疏水的效果。

就拿化学刻蚀法来说吧，咱们得先选好合适的化学试剂，这就像是选做菜的调料一样，可不能马虎。

然后控制好反应的时间和温度，时间短了、温度低了，效果出不来；时间长了、温度高了，又可能把材料给“毁”了。

这个过程中，实验人员得像个细心的大厨，时刻盯着锅里的菜，稍有不对就得赶紧调整。

再说说物理气相沉积法，这就有点像给墙壁喷漆。

要把特殊的物质均匀地“喷”在材料表面，形成一层薄薄的膜。

这“喷漆”的过程可不简单，喷枪的距离、喷射的速度，都得把握得恰到好处，不然这膜就不平整，超疏水的效果也就大打折扣了。

那超疏水表面都有啥性能呢？首先，它的防水性能那是杠杠的！不管是雨水还是其他液体，在它面前都很难渗透进去。

这就像是给物体穿上了一件“雨衣”，能让物体始终保持干爽。

比如说，咱们常见的雨伞，如果伞面是超疏水的，那雨水一落到上面就会迅速滚落，不会让伞面湿哒哒的。

而且超疏水表面还有自清洁的功能呢！灰尘、污垢这些脏东西很难附着在上面，就算沾上了，只要有一点水流过，就能把它们轻松带走。

想象一下，如果建筑物的外墙是超疏水的，那是不是就不用经常费力地去清洗了？还有哦，超疏水表面在抗腐蚀方面也表现出色。

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>@

超疏水表面的制备方法及应用的研究进展

超疏水表面的制备方法及应用的研究进展摘要：在材料科学发展日新月异的今天，超疏水表面一直是材料研究的重点，并在军事、工业、民用方面具有极高的应用前景。

而润湿性是决定材料疏水性的关键所在，如何降低润湿性是提高材料疏水性的主要手段。

本文简单介绍了表面润湿性的基本理论，综述了超疏水表面的制备方法，及其相关应用的研究进展。

关键词：超疏水表面;润湿性;微/纳米结构1.引言在自然界中，许多生物都有着特殊的表面结构，而其中植物叶片的表面结构因其特殊的性质引起了人们极高的兴趣。

而在植物叶片中，荷叶叶片上表面的特殊性质又极为明显，荷叶的表面不均匀且大量地分布着平均直径在5~9微米的乳突，而乳突又是由许多的平均直径在121.1~127.5纳米的纳米分支结构组成。

除此之外，我们还可以发现在荷叶的下一层表面中还存在着纳米级的蜡晶。

通过蜡晶结构与乳突组成的微纳结构，成功地减少了叶面与液体的接触面积。

与此同时，通过微纳结构，荷叶也减少了与脏污的接触，便于脏污被带走，这就是荷叶叶片所表现出的自清洁性。

而溯其根本，自清洁性又是超疏水性的一个表现。

自然界中还有很多动植物的表面有超疏水的性质，例如在水面自由移动的水蛭。

为了这些动植物的研究，是人们对于超疏水表面的认识更加深入，这对于制备功能材料具有很好的意义。

润湿性是影响超疏水性质的关键，是指某种液体在一个平面上的延展，覆盖的能力。

假设有一液面铺展在一平面上，气、液、固三种物质接触于同一点处。

气-液界面的切线与固-液接触面的夹角为θ，称θ为接触角。

为了方便判定，通常以水与固体表面的接触角θ的大小来判断润湿性，并区分亲疏水表面。

当θ大于150?时，该表面被称为超疏水表面；当θ大于90°时，被称为疏水表面；当θ小于90°时，被称为亲水表面；当θ小于10°时，被称为超亲水表面。

其中，90°作为亲水与疏水的分界。

假设有一理想的平滑均匀平面，没有任何粗糙介质，则表面接触角θ满足杨氏方程：图1两种粗糙表面的润湿模型：Wenzel模型和Cassie模型近年来，由于超疏水表面在日常生活中及工业生产等方面有极高的价值，超疏水表面的制备及相关应用研究日益增多，本文主要综述超疏水表面的制备方法与其相关应用。

超疏水膜表面构造及构造控制研究进展

图 9 FA AA 共聚物表面拒水模型 Figure 9 The water repellent model of FA AA co polymer
研究发现前进接触角 a 与共聚物中丙烯酸酯的酯链长度无关( 见图 10) , 基本保持在 120 , 这是由于 Rf 矗立在表面, 托起液滴, 当液体不断前进时遇到拒水的 Rf 基团, 阻碍了液滴前进, 使得前进接触角在大于 120 时, 液滴才能向前移动。而后退 r 接触角却与丙烯酸酯的长度紧密相关, 当 n 8 时, r 从 45 逐步增至 100 , 这是由于丙烯酸酯随着侧链( n> 8) 的增长, 共聚物的 T m( 见图 11) 而提高, 丙烯酸酯侧链迁移受到限制, Rf 具有较强向外表迁移的能力, 使得表面富集的氟元素掩盖了丙烯酸酯侧链的干扰, 当 n < 8 时, 共聚物的 T g 接近测试温度, 丙烯酸酯侧链受到限制较小, 当液滴后退时, 液滴被部分矗立的丙烯酸酯侧链粘住, 因而后退接触角迅速降低。
要比平衡时小, 此时的接触角定义为后退角 R。前进角与后退角差值与膜的粘滞性紧密相关。 = A
- R, 越大液滴就越难流淌, 当 0 时, 表面基本无粘滞性, 液滴较极易在表面滚动, 通常该种表面
的超疏水性能优异。
固体材料的表面能较难直接测得, 最简单可靠的方法,
是通过测量具有不同表面张力的液滴在理想表面的接触角, 利用 Young 方程, 计算出材料表面能。材料与水的接触角越
理想表面是指固体表面组成均匀、平滑、不变形和各向同性。很显然这种表面几乎不存在。最初 Wenzel[ 4] 就膜表面的形貌对疏水性的影响进行了探讨, 提出了表面粗糙模型( 见图 2) , 用粗糙因子 r ( r = 实际接触面积表观接触面积) , 对杨氏方程进行了修正, 这就是 Wenzel 方程( Cos = r ( SV - SL ) LV ) , 与杨氏方程相比, Cos = r Cos , 称为表观接触角, 称为理想表面接触角, 或杨氏接触角。显然 r > 1, 根据 Wenzel 方程可知, 亲水膜在增加粗糙度后将更亲水, 疏水膜则更疏水。

超疏水表面制备工艺研究

超疏水表面制备工艺研究近年来，超疏水材料的制备技术在科学界引起越来越多的关注。

其疏水性能极强，可以应用于防水、油污污染防治、生物医用材料等多个领域。

在此，我们将探讨一下超疏水表面制备的相关技术及其研究进展。

一、超疏水表面的特性超疏水表面指的是水接触此表面时呈现出非常小的接触角，通常小于150度，因此雨滴在表面上不易停留，甚至其自身的重力都可能使其滑落，即具备“莲叶效应”。

在超疏水表面上，水珠几乎无法湿润，微小的颗粒和油类污物也可以轻松被溶解或清除，具有优异的特性。

二、超疏水表面的制备工艺1、界面微纳加工法此法是以微纳技术为基础，通过人工调整界面结构和形貌，来达到提高表面疏水性的目的。

其优点在于结构可调、表面性能优异。

其缺点在于工艺复杂，成本较高。

2、激光转移法激光转移法是以激光脉冲为工具，通过材料表面和激光之间的相互作用，实现表面特性的改变。

其优点在于可实现大规模高效制备，其缺点在于目前的工艺条件下，其表面性能尚不完全符合超疏水需要。

3、自组装法自组装法是通过在微纳结构表面，构造可控的疏水颗粒层数来实现疏水表面的制备。

其优点在于工艺简单、成本低廉，适用于大规模制备。

其缺点在于对层数的控制较为困难，制备的材料长期使用可能出现脱层等情况。

三、超疏水表面制备技术进展在研究超疏水表面制备技术的过程中，业界一直在寻求更为高效、成本更低的制备方法，以用于工业化生产。

近年来，利用生物中的天然超疏水结构制备超疏水材料的技术成为一个新的研究方向。

例如，利用蜡叶、蝴蝶翅膀等自然物资，进行仿生学研究，制备出具有超疏水特性的材料。

此外，利用人工智能进行超疏水材料的设计研究也引起了学界的广泛关注，通过计算机模拟、深度学习等技术，来确定最佳的微观结构和形状参数，为超疏水表面的制备提供了新的途径。

总结而言，超疏水材料作为一种新型材料，其制备技术与应用领域正在不断拓展，未来有望能够广泛应用于生活、环保、生物医学等众多领域。

超疏水表面的研究进展超疏水材料的研究进展

超疏水表面的研究进展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。

超疏水表面粗糙结构的构造及其应用研究进展

Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 429-437Published Online May 2018 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2018.85048Progress on the Fabrication of RoughSurface for Superhydrophobicityand Its ApplicationYin He1, Yongmao Hu2, Shuhong Sun1, Yan Zhu1*1Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan2Dali University, Dali YunnanReceived: Mar. 20th, 2018; accepted: Apr. 30th, 2018; published: May 7th, 2018AbstractThe superhydrophobic surface has attracted attentions in the field of industry and scientific re-search due to its features such as self-cleaning, drag reduction and dust-repellent properties. This article reviews the progress on the preparation of rough surface for superhydrophobicity and its application. Meanwhile, the disadvantages of superhydrophobic surfaces are evaluated and their development directions are discussed.KeywordsSuperhydrophobic Surface, Micro and Nano Structures, Rough Surface超疏水表面粗糙结构的构造及其应用研究进展贺胤1，胡永茂2，孙淑红1，朱艳1*1昆明理工大学，云南昆明2大理大学，云南大理收稿日期：2018年3月20日；录用日期：2018年4月30日；发布日期：2018年5月7日*通讯作者。

超疏水表面研究进展

随着当前社会的不断发展和科技的快速进步，高效、节能、绿色环保等概念深入人心，具有自我清洁本领的超疏水表面越来越成为当前热门研究方向之一。

超疏水表面的研究起源于植物学家Barthlott 和Neihuis ［1］对植物叶子的研究，首次发现引起植物表面自清洁效果的是植物叶片上的微米级乳突和蜡质晶体，如图1所示。

江雷［2］认为引起超疏水效果的另一重要原因是乳突和蜡质晶体表面存在纳米级结构。

一般来说，“荷叶效应”指的是荷叶具备叶面自清洁的能力，即滴在荷叶表面的雨滴无法在荷叶表面停留而会立即滚落下去，附着在荷叶表面的污染物会随着雨滴的滚落而被带走，留下洁净的荷叶表面。

此外，水稻叶子［3］、蝴蝶翅膀［4］、水黾的腿［5，6］、蝉的翅膀［7］等也具有疏水的本领。

疏水性能的强弱通常使用接触角来表示，接触角大于150°和滚动角小于10°的固体表面，可以被认为超疏水表面［3，8］。

超疏水表面有诸多应用领域，如表面自清洁［9］、金属防腐［10］、油水分离［11］、防结冰［12］和流体减阻［13］等。

本文介绍了制备超疏水表面的基本方法、含氟和无氟超疏水表面的研究进展，并根据当前超疏水表面的特点对未来新材料进行了展望。

1制备疏水表面的基本方法材料的表面能和表面粗糙度对接触角具有重要的影响［14］，一般需要在低表面能表面构建粗糙结构或在粗糙表面上修饰低表面能物质来制备疏水及超疏水表面［2］。

1.1降低材料表面能许多优秀的材料原为亲水性，其表面能较高，如SiO 2［15］、TiO 2［16］等材料，需要对其进行低表面能化处理才能变为疏水材料。

Hare 等人［17］的研究表明，当氟元素被氢元素取代后，其表面自由能是增加的，即碳氟化合物和碳氢化合物表面能的排列顺序为-CH 2->-CH 3>-CF 2->-CF 2H>-CF 3，这说明含氟或全氟化合物拥有极低的表面能。

一般可以将高表面能的固体表面浸泡在低表面能化合物的溶液中来降低固体表面能，如Liu 等摘要超疏水表面由于其独特的润湿性，在自清洁等领域具有非常重要的作用。

自修复超疏水材料的制备及功能化研究进展

通常地，将水接触角大于150°且滚动角小于10°的表面定义为超疏水表面。

超疏水材料及表面因其独特的润湿性在自清洁、防雾除冰、油水分离、水中减阻、金属防腐和微流体等众多领域展现出了广阔的应用前景。

最初，人们对超疏水现象的认识来源于大自然，如荷叶出于淤泥而不染、水黾能在水面上行走自如、蝴蝶能在雨中自由飞行等。

1997年，德国植物学家BARTHLOTT和NEIHUIS等利用SEM观察荷叶表面的微观结构，发现荷叶的超疏水性是由其表面的微米级凸起结构和低表面能的蜡质化学物共同作用产生的。

2002年，江雷等研究发现，在荷叶表面的微米级凸起结构上还分布着大量的纳米级乳突。

基于此，科研工作者认识到超疏水材料的构建不仅要有微纳分级的粗糙结构，而且还需要低表面能物质的修饰。

目前，超疏水材料的制备方法多种多样，如模板法、溶胶-凝胶法、气相沉积法、层层自组装法和静电纺丝法等。

根据谷歌学术和中国知网统计，每年发表的与超疏水材料相关的学术论文约3000篇，大量的超疏水材料被制备出来。

但是不可忽视的是，超疏水材料在使用过程中，其表面的微纳粗糙结构极易受到外力刮擦而被破坏，同时修饰的低表面能物质也会在日照或者强酸强碱的恶劣环境中被分解，从而导致材料超疏水性的丧失，这在较大程度上限制了其大范围的推广和实际应用。

为了克服这些不足以延长超疏水材料的使用寿命，一些研究者将自修复性与超疏水性结合起来，制备出具有优良表面稳定性和循环使用性的自修复超疏水材料。

当其表面失去超疏水性后，可自发地或者在一定条件下使超疏水性得到修复。

因此，无论是从科学理论还是实际应用的角度来看，自修复超疏水材料的研究均具有重要意义。

此外，为了满足防腐、海水淡化、可穿戴电子等特殊领域的需求，还发展了一系列具有防腐、导电、光热转换、抑菌、热致变色等功能的自修复超疏水材料。

根据修复机理的不同，可将自修复超疏水材料分为两大类：外援型和本征型。

本文分别对这两大类自修复超疏水材料的最新研究进展进行陈述，并对功能化自修复超疏水材料及其应用进行介绍。

超疏水表面的制备与性能研究

超疏水表面的制备与性能研究在当今科技不断发展的时代，超疏水表面因其独特的性能引起了广泛的关注和研究。

超疏水表面通常是指与水的接触角大于 150°，滚动角小于10°的表面。

这种表面具有自清洁、防腐蚀、抗结冰等优异性能，在许多领域都有着广阔的应用前景，如航空航天、建筑、生物医学等。

超疏水表面的制备方法多种多样，常见的有以下几种：化学刻蚀法是一种较为传统的制备方法。

通过使用强酸、强碱等化学试剂对材料表面进行刻蚀处理，从而形成微观粗糙结构。

例如，使用氢氟酸刻蚀硅表面，可以得到具有一定粗糙度的结构。

但这种方法往往存在环境污染和对材料本身性能可能造成损害的问题。

模板法是利用具有特定结构的模板来制备超疏水表面。

例如，以多孔氧化铝模板为基础，通过电沉积或化学沉积等方法在模板的孔隙中填充材料，然后去除模板，就可以得到具有规则微观结构的超疏水表面。

这种方法能够精确控制表面结构，但模板的制备和去除过程较为复杂。

溶胶凝胶法是一种制备超疏水涂层的常用方法。

将前驱体在溶液中进行水解和缩合反应，形成溶胶，然后通过涂覆、干燥等工艺在基底表面形成凝胶涂层。

通过调整反应条件和添加适当的改性剂，可以控制涂层的粗糙度和化学组成，从而实现超疏水性能。

另外，还有一些新兴的制备方法，如激光刻蚀法、等离子体处理法等。

激光刻蚀法利用激光的高能量对材料表面进行加工，能够快速、精确地制备出具有特定形貌的超疏水表面。

等离子体处理法则通过等离子体中的活性粒子与材料表面发生反应，改变表面的化学组成和粗糙度。

在超疏水表面的性能研究方面，其自清洁性能是一个重要的研究方向。

当水滴在超疏水表面上时，由于表面的低粘附性，水滴很容易滚落，并带走表面的污染物，从而实现自清洁效果。

这种自清洁性能在太阳能电池板、建筑外墙等领域具有很大的应用潜力，可以减少人工清洁的成本和工作量。

防腐蚀性能也是超疏水表面的一个显著特点。

由于水难以在超疏水表面停留和渗透，能够有效地阻止腐蚀介质与基底材料的接触，从而提高材料的耐腐蚀性能。

纤维基超疏水功能表面制备方法的研究进展

第33卷第4期2012年4月纺织学报Journal of Textile Research Vol．33，No．4Apr．，2012文章编号：0253-9721（2012）04-0146-07纤维基超疏水功能表面制备方法的研究进展薛朝华，尹伟，贾顺田（陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021）摘要对纤维基超疏水功能表面的制备方法进行综述，着重对比层层组装法、溶胶凝胶法、水热法、纳米粒子负载法以及气相沉积法等在大面积纤维基粗糙表面的构筑方面存在的各自优势及应用情况。

对超疏水表面制备过程中的低表面能处理方法进行归纳，同时对超疏水表面的功能复合及研究发展趋势进行展望。

认为超疏水表面的功能性、性能稳定性、产品适用性及环保性能是未来超疏水表面研发的发展方向。

关键词超疏水表面；纤维材料；表面粗糙度；疏水化处理中图分类号：TB 332文献标志码：AProgress in fabrication of fiber-based superhydrophobic surfacesXUE Chaohua ，YIN Wei ，JIA Shuntian（College of Resource and Environment ，Shaanxi University of Science and Technology ，Xi'an ，Shaanxi710021，China ）Abstract This review summarized the methods of preparation of fibrous superhydrophobic surfaces ，focusing on the utilization of approaches of layer-by-layer assembly ，sol-gel processing ，hydrothermal synthesis ，coating with nanoparticle composites ，and chemical vapor deposition in surface roughening．The handling methods of low surface energy during preparation of superhydrophobic surfaces were also summarized．Multifunctionalization and future trends of superhydrophobic surfaces were envisioned ，emphasizing the functionality ，stability ，applicability ，and environmental orientation．Key words superhydrophobic surface ；fiber material ；surface roughness ；hydrophobization 收稿日期：2011－04－05修回日期：2011－11－04基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）项目（2011CB612309）；国家自然科学基金项目（51073091）；陕西省自然科学基金项目（2009JQ6007）；陕西省教育厅科研计划项目（11JK0971）；陕西省重大科技创新专项资金计划项目（2011ZKC05-7）；陕西科技大学博士科研启动基金项目（BJ08-11）作者简介：薛朝华（1974—），男，教授，博士。

超疏水表面研究新进展

多功能化的超疏水表面
PPS PTFE/PPS PTFE/PPS/(NH4)CO3
•金属基底 •微纳结构、低表面自由能 •长时间稳定（5个月） •抗酸碱盐 •适应温度的变化 •制备简单ห้องสมุดไป่ตู้便宜
添加了非离子型表面活性剂
人造荷叶表面！人造荷叶表面！
Zhuang zhu Luo, et al. Adv. Mater. 2008, 20, 970-974
亲水变疏水
温度调制超疏水表面
原理：PCL在不同温度下晶态和无定形态的转变导致疏水和亲水的转变
转变温度以下，高分子链冻结，水无法使其变动
转变温度以上，高分子链灵活，水使其亲水基团朝上
接触角：88.1 °
接触角：60.8 °
Jiang L, Chem. Commun, 2008, 2025-2027
温度调制超疏水表面
X µm
Si
X =40 166.9° ° 9.7° ° X =0
沟槽窄时：cassie 理论沟槽宽时：wenzel 理论
总结
• 从自然界中获取灵感 • 如何获得多功能化的超疏水表面 • 超疏水表面的可控调制
致谢
• 感谢黄老师！ • 感谢大家！
-phobi：疏
Superhydrophilicity: 超亲水 Superoileophilicity: 超亲油
-phili：亲
接触角三大理论
Wenzel’s Theory(1936年）：
杨氏方程（1805年）：
Cassic’s Theory（1944年）：
cos θC = fs cos θs + fv cos θv
200820970974ppsptfeppsptfeppsnh添加了非离子型表面活性剂多功能化的超疏水表面?金属基底?微纳结构低表面自由能?长时间稳定5个月?抗酸碱盐?适应温度的变化?制备简单便宜荷叶pk玫瑰出淤泥而不染鲜艳欲滴荷叶pk玫瑰?滚动角小?滚动角大?高粘着力?极易滚落?微纳结构等级大?微纳结构等级小jianglangmuir20082441144119以玫瑰花瓣为模板10wtpva水溶液15wtps氯仿溶液接触角

超疏水表面的构筑及其研究进展_一_鲍艳

超疏水表面的研究进展

超疏水涂膜的研究进展

超疏水表面的构筑及其研究进展_一_鲍艳

自愈性超疏水表面的方法及应用进展

超疏水表面制备技术的研究进展

超疏水表面的制备及其性质研究

超疏水表面的制备与应用研究进展

超疏水表面的制备与性能研究

天然超疏水生物表面研究的新进展

超疏水表面的制备方法及应用的研究进展

超疏水膜表面构造及构造控制研究进展

超疏水表面制备工艺研究

超疏水表面的研究进展超疏水材料的研究进展

超疏水表面粗糙结构的构造 及其应用研究进展

超疏水表面研究进展

自修复超疏水材料的制备及功能化研究进展

超疏水表面的制备与性能研究

纤维基超疏水功能表面制备方法的研究进展

超疏水表面研究新进展

超疏水表面粗糙结构的构造及其应用研究进展