蚊子腿表面多级微纳结构的超疏水特性
昆虫翅膀功能研究
昆虫翅膀功能研究发布时间：2021-11-26T02:46:25.549Z 来源：《中国科技教育》2021年第7期作者：陈冠豪[导读] 自然界中有成千上万种昆虫，昆虫翅膀从形状可以分为 8 种，分别是膜翅、鳞翅、鞘翅、毛翅、缨翅、覆翅、半翅、平衡棒。
昆虫的翅膀具有轻质高强、自清洁、抗菌、隐藏、保护身体等功能。
上海宏润博源国际学校上海市200000摘要：昆虫翅膀有很多种，不同的翅膀具有不同的功能。
本研究调研了自然界中几种具有代表性的昆虫翅膀，分析了昆虫翅膀的轻质高强、自清洁、抗菌等功能对于昆虫生存状态的影响。
关键词：昆虫翅膀；轻质高强、自清洁、抗菌一、背景介绍自然界中有成千上万种昆虫，昆虫翅膀从形状可以分为 8 种，分别是膜翅、鳞翅、鞘翅、毛翅、缨翅、覆翅、半翅、平衡棒。
昆虫的翅膀具有轻质高强、自清洁、抗菌、隐藏、保护身体等功能。
有些昆虫对于翅膀的依赖性很强，翅膀的存在大大增加了其活动范围，为捕食猎物和躲避危险提供了帮助。
但是，有些昆虫的翅膀已经部分退化了，形成了平衡棒，为稳定飞行或运动提供了帮助。
甚至有些昆虫的翅膀完全退化了，因为他们生活的环境不需要翅膀导致的。
存在即是真理，这些规律大部分是复合达尔文进化论的。
二、昆虫翅膀的功能通过对昆虫翅膀的调研，我们阐述了昆虫翅膀的结构对于其功能的影响。
研究一种生物结构，主要从两个方面考虑：第一，生物表面的结构；第二，是化学成分。
结构可以起到提高表面粗糙度和综合力学性能；而化学物质可以改变物体在其表面的附着力。
1，轻质高强昆虫在进化过程中，其翅膀具有不同的功能。
极少数的昆虫翅膀失去了飞行的功能，大部分翅膀的作用还是为了生存而保持着飞行的功能。
昆虫的轻质高强特征，使其在空气中实现快速飞行，这主要是由于翅膀的轻质高强功能导致的。
譬如，JiYu Sun 等发现了蜻蜓翅膀特殊结构，可以提高翅膀的力学性能。
[1] Machida 等发现结节和柱头特别厚，这使得机翼可以有效地承受惯性和空气动力载荷。
学术干货超疏水那点事儿（江雷院士十年经典文献盘点）
学术⼲货超疏⽔那点事⼉（江雷院⼠⼗年经典⽂献盘点）谈到仿⽣材料或者聊到超疏⽔材料，江雷教授⼀定是必聊的话题。
江雷教授在仿⽣功能界⾯材料的制备及物理化学性质研究等领域是绝对是名副其实的⼤⽜，在2009年当选中科院院⼠时，年仅44岁。
这不，今年2⽉份，江雷教授因在超疏⽔性和亲⽔性涂层⽅⾯的贡献当选为美国国家⼯程院外籍院⼠。
⼈⽣赢家，舍“江”其谁？在超疏⽔材料势头不减当年的今天，我们⼀起跟着江教授，⼀起聊⼀聊超疏⽔那点事吧！坦诚讲，⼩编作为门外汉，并不能很好地判断哪些是超疏⽔⽅⾯的经典⽂献。
好在有数据在，帮助⼩编搜集到了诸多好⽂并加以整理，现在和⼤家分享！⼩编利⽤Web of Science核⼼合集为检索平台，以超疏⽔为主题检索词，对江雷教授近⼗年（2006-2016）的SCI论⽂进⾏了检索（具体检索式见⽂末），除去综述⽂章后，挑选了被引次数≥100，或者年平均被引次数≥20的⽂章进⾏了整理和汇总，希望能给对超疏⽔感兴趣的亲们提供⼀些便利！<2006年>1，⼀步溶液浸渍法制备加⼯稳定的仿⽣超疏⽔表⾯One-step solution-immersion process for the fabrication of stable bionic superhydrophobicsurfaces（Adv. Mater., 2006, 18, 6 DOI: 10.1002/adma.200501794 被引=331次期刊IF=18.96）仿⽣形态发⽣技术对合成纳⽶、微⽶尺度的⽆机晶体和有机/⽆机复合材料⼗分流⾏，能够精确控制材料的尺⼨、形态、取向、组织和复杂形态。
众所周知，形态发⽣过程已经被⽤来制造独特的功能性表⾯，诸如具有⾃清洁功能的超疏⽔表⾯等。
超疏⽔表⾯的制备⽅法多样，⼤多数是对莲花叶⽚表⾯的仿⽣，但都有⼀定的局限性，如⼯作环境受限、材料价格昂贵、耐候性持久性差等。
本⽂，作者介绍了⼀种⾮常简易可⾏的⽅法，构造了⼀种环境稳定性强的脂肪酸⾦属羧酸盐超疏⽔表⾯。
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。
超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用
超疏水表面微结构对其疏水性能的影响及应用一、本文概述超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是指具有极高水接触角和低滑动角的固体表面。
这种特殊的表面性质使水滴在其上几乎无法附着，即使附着也能轻易滚落，因此具有自清洁、防腐蚀、防结冰、防雾等独特功能。
超疏水表面的这些特性在材料科学、物理学、化学、生物学、机械工程、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。
超疏水表面的特性主要来源于其独特的微结构，这些微结构可以在微米甚至纳米尺度上影响水滴与固体表面的接触行为。
因此，研究超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，对于理解超疏水表面的作用机制、优化超疏水表面的制备工艺、拓展超疏水表面的应用领域具有重要的理论价值和实际意义。
本文旨在全面系统地探讨超疏水表面微结构对其疏水性能的影响，包括微结构的类型、尺寸、分布等因素对超疏水性能的影响机制。
本文还将介绍超疏水表面的制备方法、应用领域以及存在的挑战和未来的发展方向。
通过本文的研究，我们期望能够为超疏水表面的进一步研究和应用提供有益的理论支持和实践指导。
二、超疏水表面微结构的基本原理超疏水表面，也称为超防水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊微纳米结构的表面，其水接触角大于150°，滚动角小于10°。
这种表面具有优异的防水性能，水珠在其表面难以停留，极易滚动脱落。
超疏水表面的微结构原理主要基于两个方面：表面粗糙度和表面化学组成。
表面粗糙度对超疏水性能的影响至关重要。
通过构建微纳米尺度的粗糙结构，可以大大增加固体表面的实际面积，从而在表面与水滴之间捕获更多的空气，形成稳定的空气垫。
这种空气垫的存在显著减少了固体表面与水滴的直接接触面积，降低了表面能，从而提高了表面的疏水性能。
表面化学组成也对超疏水性能产生重要影响。
通过引入低表面能的物质，如氟硅烷、长链烷烃等，可以降低固体表面的自由能，进一步提高其疏水性能。
这些低表面能物质可以在微纳米结构表面形成一层自组装单分子层，进一步减少水滴与固体表面的接触，增强超疏水效果。
超疏水表面的原理及应用
超疏水表面的原理及应用摘要：超疏水表面有着广泛的应用前景，比如在减阻、润滑等方面。
本文主要介绍了超疏水表面的基本理论和相关制备方法，以及它的两种影响因素和相关研究进展，并在此基础上归纳总结了超疏水表面应用的一些优缺点。
关键词：超疏水表面、润湿性、微/纳米结构、防冰冻、减阻超疏水表面的基本原理1. 自然界中有很多动植物的表面具有超疏水的性质，例如玫瑰和荷叶。
仿照生物表面的微观结构，人们开始关注仿生材料。
通过对这些生物的研究，人们对于超疏水表面的认识更加深入，新技术在生活中的应用更加广泛。
1.1超疏水表面的基本理论当液体与固体接触时，液体沿固体表面扩展的现象称为液体与固体的浸润现象。
在气体、液体、固体三相的交界处作液体表面与固体表面的切线，则此切线所构成的液体内部的夹角θ即为接触角。
液滴在斜面上时，随着斜面倾斜角的增大，液滴开始滚动的临界角则定义为滚动角。
在理想固体表面上，接触角由三相的表面张力决定，并满足Young’s[1]方程：cosθ=(γsg-γsl)/γlgγsg、γsl 、γlg分别为固-气、固-液、气-液间的表面张力。
由于真实固体表面并非理想固体的光滑表面，故必须还要考虑表面的粗糙度。
提出相关的较为成熟的基本理论有Cassie状态及Wenzel状态等。
Cassi研究了组成不均一的固体表面对液滴浸润性的影响[2]。
在Cassie理论中，水滴未进入固体表面粗糙的微孔，从而形成水滴与空气膜界面。
Cassie方程为：cosθc=f1cosθ1+f2cosθ2θc为表观接触角，θ1、θ2分别为液-气、固-气的接触角，f1和f2为液体、固体表面和空气接触的比例。
而Wenzel[3]理论则描述了水滴完全湿润固体表面，与固体不存在空气膜的情况。
Wenzel提出的接触角方程为：cosθw=r（γsg-γsl）/γlg=r cosθ其中r为表面粗糙因子。
当接触角小于90°时，表面为亲水性表面；当接触角大于90°时，表面为疏水性表面；当接触角大于150°，且滚动角小于10°时，表面称为超疏水表面。
生物材料表面的超疏水性能研究进展
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ
ｂ ｉ ｏ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ；ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｈ ｏ ｂ ｉ ｃ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｓ ；ｍ ｉ ｃ ｏ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
超疏水材料原理
超疏水材料原理
超疏水材料是一种具有特殊表面性质的材料，其表面能够使水珠呈现极高的接
触角，从而表现出极强的疏水性能。
这种材料在许多领域都有着广泛的应用，比如防水材料、自清洁表面、油水分离等。
超疏水材料的原理主要包括表面微纳结构和表面能的调控两个方面。
首先，超疏水材料的表面微纳结构是实现其疏水性能的关键。
通过在材料表面
构建微纳米级的结构，可以使水珠无法在表面扩展，从而呈现出极高的接触角。
这种微纳结构可以通过化学方法、物理方法或者生物方法来实现，比如化学蚀刻、溅射沉积、模板法等。
这些方法可以使材料表面形成类似莲叶表面的微结构，从而实现超疏水性能。
其次，表面能的调控也是实现超疏水性能的重要手段。
表面能是指材料表面与
水之间的相互作用能力，通常通过表面能的测量可以得到材料的亲水性或疏水性。
超疏水材料的表面能通常非常低，这是因为其表面通常被有机物或者氟化物所修饰，从而降低了表面的极性。
通过这种表面能的调控，可以使材料表面呈现出极强的疏水性能，从而实现超疏水效果。
总的来说，超疏水材料的原理是通过表面微纳结构和表面能的调控来实现的。
这种原理不仅可以应用于材料表面的设计和制备，还可以为我们提供更多的启示，比如在生物材料、环境材料等方面的应用。
超疏水材料的研究和应用前景广阔，相信随着科学技术的不断进步，超疏水材料将会在更多的领域得到应用和推广。
低共熔溶剂中超疏水结构的一步电沉积制备及性能研究
第52卷第9期表面技术2023年9月SURFACE TECHNOLOGY·331·低共熔溶剂中超疏水结构的一步电沉积制备及性能研究李梦情1，崔偎偎1，白子龙1，徐银杏1，于会珠1，李瑞乾1,2*（1.阜阳师范大学 化学与材料工程学院，安徽 阜阳 236037；2.生物质转化与污染防控安徽省高校工程技术研究中心，安徽 阜阳 236037）摘要：目的实现电沉积镀层表面微纳分级结构的简单构筑，赋予其优异的超疏水特性。
方法以氯化胆碱-尿素低共熔溶剂为溶剂，加入一定比例的氯化镍和硬脂酸溶解后得到电解液，通过调节电沉积时间得到一系列不同形貌的硬脂酸镍镀层。
利用SEM、FTIR和XPS等表征技术研究了沉积时间对所制备镀层形貌和组成的影响，利用接触角测量仪探究了不同形貌硬脂酸镍的超疏水性和化学稳定性，利用电化学工作站考察了超疏水镀层的耐腐蚀性。
结果在低共熔溶剂中通过一步电沉积法得到不同形貌结构的硬脂酸镍镀层，其表面形貌与沉积时间密切相关。
沉积初期呈现纳米片状结构，随着沉积进行，硬脂酸镍纳米片逐渐堆积、交叉，最终形成花状微纳分级结构。
得益于其独特的微纳分级结构和自身低表面能特性，花状硬脂酸镍镀层不仅具有优异的超疏水性（θWCA=(157.3±1.9)°，θSA=(3.6±1.1)°）和自清洁特性，还对强酸、强碱以及盐溶液表现出优异的化学稳定性。
与纳米片状和零散花状的硬脂酸镍相比，花状微纳分级结构的硬脂酸镍的耐腐蚀性（J corr=1.75×10−6 A/cm2）分别提高了20倍和7倍。
结论以低共熔溶剂为电解液，通过控制沉积时间可实现镀层表面微纳分级结构的调控与构筑，进而获得性能优异的超疏水镀层。
关键词：低共熔溶剂；电沉积；硬脂酸镍；微纳分级结构；超疏水；耐腐蚀；自清洁中图分类号：TG174; TB34 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)09-0331-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.09.029One-step Electrodeposition and Performance of SuperhydrophobicStructure from Deep Eutectic SolventLI Meng-qing1, CUI Wei-wei1, BAI Zi-long1, XU Yin-xing1, YU Hui-zhu1, LI Rui-qian1,2*(1. School of Chemistry and Materials Engineering, Fuyang Normal University, Anhui Fuyang 236037, China;2. Engineering Research Centre of Biomass Conversion and Pollution Prevention Control ofAnhui Provincial Department of Education, Anhui Fuyang 236037, China)ABSTRACT: In this work, a template free one-step electrodeposition method in deep eutectic solvent (DES) was reported for收稿日期：2022-07-05；修订日期：2022-11-25Received：2022-07-05；Revised：2022-11-25基金项目：国家自然科学基金（52101080）；安徽高校优秀青年科研项目（2022AH030132）；安徽省自然科学基金（2008085QE201、2008085QB54）；安徽省高校自然科学研究项目（KJ2020A0537、2022AH051316）；阜阳师范大学青年人才重点项目（rcxm202207、2017KYQD0009）；大学生创新创业项目（202110371003、S202210371045）Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (52101080); College Excellent Young Foundation of Anhui Province (2022AH030132); Natural Science Foundation of Anhui Province (2008085QE201, 2008085QB54); Project of Natural Science Research in University of Anhui Province (KJ2020A0537, 2022AH051316); Young Talent Foundation of Fuyang Normal University (rcxm202207, 2017KYQD0009); Training Program for College Students’ Innovation and Entrepreneurship (202110371003, S202210371045)引文格式：李梦情, 崔偎偎, 白子龙, 等. 低共熔溶剂中超疏水结构的一步电沉积制备及性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(9): 331-339.LI Meng-qing, CUI Wei-wei, BAI Zi-long, et al. One-step Electrodeposition and Performance of Superhydrophobic Structure from Deep Eutectic Solvent[J]. Surface Technology, 2023, 52(9): 331-339.·332·表面技术 2023年9月the preparation of hierarchical structured superhydrophobic surface with excellent chemical stability, corrosion resistance and self-cleaning properties. It is well known that, surface hierarchical structures and surface free energy are the main factors for preparation of superhydrophobic surfaces. To fabricate the superhydrophobic surface with micro/nano hierarchical structures by one-step electrodeposition, in this paper, the choline chloride-urea deep eutectic solvent (ChCl-Urea DES) containing 0.04 mol/L NiCl2·6H2O and 0.1 mol/L stearic acid was used as electrolyte. A series of nickel stearate (Ni[CH3(CH2)16COO]2) coatings with different surface morphologies were obtained on the copper substrate by regulating the electrodeposition time (These coatings were named NS-1, NS-2 and NS-3 based on the deposition time, respectively). The surface morphology and chemical composition of the as-prepared coatings were characterized by a scanning electron microscope (SEM), an X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), a Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The water contact angles, chemical stability, corrosion resistance and self-cleaning of the as-prepared coatings were investigated by a water contact angle measurement and electrochemical workstation. The results showed that the component of the as-prepared coatings was nickel stearate, and the surface morphologies of the coatings were closely correlated with the deposition time. In the initial stage, nickel ions (Ni2+) reacted with stearate ions (CH3(CH2)16COO−) to form nano sheet-shape nickel stearate on the surface of copper substrate. As the deposition time increased, the nano sheets gradually increased and interconnected each other, eventually formed micro-scale flower-like structures. So, the surface morphology of nickel stearate changed from uniform nano sheets (10 min) to scattered flower-like structures (30 min), and finally to uniform and dense flower-like structures (50 min). The wetability test showed that the water contact angle (θWCA) of NS-1 with nano sheet-like structures was only about (130.7±2.2)°. The θWCA of scattered flower-like NS-2 was improved to (147.8±2.5)° due to the increase of surface roughness. The NS-3 exhibited desirable superhydrophobicity with a θWCA of (157.3±1.9)° and a θSA of(3.6±1.1)° when the surface was covered by uniform and dense hierarchical micro/nano-scaled flower-like structures.Furthermore, different kinds of droplets (such as tea, methylene blue solution, methyl orange solution, milk, NaCl solution and coke) on NS-3 surface maintained a spherical shape with the WCAs ranging between 154.3° and 156.5°, indicating that the NS-3 surface had excellent superhydrophobicity and antifouling properties. Clearly, the coarse hierarchical structure had a better ability to trap a large amount of air and improve the superhydrophobicity compared with the nano sheet-like structure. The stability test found that WCA of the superhydrophobic NS-3 coating maintained larger than 152.1° and the RAs values maintained lower than 7° when the pH values ranged from 1 to 14, indicating that pH had little effect on the WCAs. The NS-3 coating still possessed good superhydrophobic performance with a WCA of 151.8° after soaking for 8 days in 3.5wt.% NaCl solution. These phenomena indicated that the superhydrophobic NS-3 coating had outstanding chemical stability. Tafel tests showed that the J corr of NS-3 superhydrophobic surface were 1.75×10−6 A/cm2, which was decreased about 7 and 20 times, respectively, in comparison with NS-2 and NS-1. For the self-cleaning test, the spherical droplets quickly rolled off and took away the surface contaminants (such as graphite powder, SiO2 powder and SiC powder). It could be anticipated that the micro/nano hierarchical structured NS-3 showed excellent superhydrophobicity, self-cleaning, chemical stability and corrosion resistance. Using deep eutectic solvent as the electrolyte provides a promising method to fabricate micro/nano hierarchical structured superhydrophobic surface by one-step electrodeposition method.KEY WORDS: deep eutectic solvent; electrodeposition; nickel stearate; micro/nano hierarchical structure; superhydrophobicity;corrosion resistance; self-cleaning得益于特殊的表面浸润特性，超疏水材料在自清洁[1-2]、防结冰[3-4]、油水分离[5-6]、金属防腐[7-8]等领域表现出广阔的应用前景。
生物表面结构与疏水性能研究
生物表面结构与疏水性能研究王玮琦 3110101712摘要：本文总结了疏水性的表征参数、影响因素及两种描述超疏水性能的经典模型。
综述了目前研究的植物及昆虫表面结构与其疏水性能的关系。
简要介绍了仿生疏水材料的制备方法及应用领域。
通过上述内容，概括了目前该领域研究存在的一些问题并探讨了今后的研究发展方向。
关键词：植物昆虫表面多级结构疏水性自然界的生物经过亿万年优胜劣汰的进化，优化出各种形态、构型、结构和材料，展现出多种多样的功能特性，成为对生存环境具有最佳适应性和高度协调性的系统[1]。
这其中蕴含的奥妙吸引人类不断的探索、学习和模仿，以求解决人类生产生活中遇到的各种问题。
自1977年以来，关于动植物体表疏水性能的研究一直备受关注。
许多植物和昆虫的体表所具有超疏水、自清洁及定向浸润等优异性能，与其复杂的分级图案化表面设计有关。
例如著名的具有自清洁功能的荷叶表面显示出多级结构，其表面的层次是微米结构和纳米结构多阶层自组装相结合而实现的[2]。
这种功能性生物表面对于仿生自清洁材料的制备和发展具有极大的启示和潜在的应用价值。
目前，已有大量的研究结果表明，生物体表的疏水性来源于其微纳米结构特性，且微米与纳米层次的结构在决定生物体表浸润性上也起到各自不同的作用[16]。
1 疏水性研究背景1.1 疏水性强弱的表征参数疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能。
通常把与水的接触角大于90°的固体材料表面称为疏水表面，大于150°则称为超疏水表面[3]。
一个表面疏水性的强弱通过接触角、滑动角、接触角滞后等参数来衡量。
其中，接触角是衡量固体表面浸润性最常用的标准。
滑动角是指液体离开固体表面时的最小倾斜角，接触角滞后是前进接触角（指水滴开始滑动时后缘的最大接触角）与后退接触角（指水滴开始滑动时前缘的最小接触角）之差[4]。
1.2 疏水性强弱的影响因素疏水性是固体表面的重要特性，主要是由表面化学物质和微观结构共同决定的，其中，表面微观结构起到更决定性的作用[5]。
超疏水材料原理
超疏水材料原理
超疏水材料是一种具有特殊表面性质的材料，其表面能够将水
珠完全排斥，表现出极强的疏水性能。
这种材料在许多领域都有着
广泛的应用，比如防水涂层、防污染材料、微流体控制等。
超疏水
材料的原理主要涉及到表面微纳结构和化学成分两个方面。
首先，超疏水材料的微纳结构对其疏水性能起着至关重要的作用。
这种材料的表面通常具有微米级别的凹凸结构，或者纳米级别
的纳米柱、纳米孔等微纳结构。
这些微纳结构能够使水珠在材料表
面产生极小的接触面积，从而减小了表面与水珠之间的黏附力。
同时，这些微纳结构也能够增加表面的粗糙度，使水珠在表面上滚动
时更加顺畅，进一步增强了疏水性能。
因此，微纳结构的设计和制
备是实现超疏水材料的关键。
其次，超疏水材料的化学成分也对其疏水性能有着重要影响。
许多超疏水材料都是经过特殊的化学处理，使其表面具有疏水基团，比如氟碳链、硅烷基等。
这些疏水基团能够减小表面的极性，使其
表现出较强的疏水性。
同时，一些特殊的化学成分还能够提高材料
的稳定性和耐久性，使其在实际应用中能够长期保持良好的疏水性能。
综合来看，超疏水材料的疏水原理主要包括表面微纳结构和化学成分两个方面。
通过合理设计和制备微纳结构，以及选择合适的化学成分，可以实现超疏水材料的制备。
未来，随着材料科学和表面工程技术的不断发展，超疏水材料在防水、防污染、微流体控制等领域的应用前景将会更加广阔。
超疏水的基本原理
我们在研究固体表面性质的时候通常会研究其湿润性，研究表明湿润性是固体表面的重要性质之一。
一般用接触角来表示固体表面的润湿性，当接触角大于90°的面称为疏水面，接触角大于150°的面称为超疏水面。
日常生活中的荷叶因其表面上的乳突和蜡状物使荷叶表面具有超疏水特性，表现为荷叶的自洁净功能；水黾因其腿部上微米级刚毛上和其上存在着的很多纳米级沟槽，微米刚毛和纳米沟槽的缝隙中能形成空隙，形成的稳定气膜能够阻碍水滴的浸润，表现出超疏水特性，使其能在水上自由行走，而不会沉入水中。
1.超疏水的基本原理（1）接触角液体与固体表面之间的相互作用程度，固体与液体之间形成的夹角即为接触角，接触角的大小由黏附力来决定，黏附力会由固体表面性质不同、液体性质的不同以及固体与液体之间的相互作用不同而形成不同的黏附力，黏附力越大，接触面积也就越大，夹角也就越小，反之，黏附力越小，接触面积就越小，夹角也就越大。
（2）润湿指液体能接触到固体并附着在固体表面的现象。
湿润可以说是固体与液体之间的分子作用力引起的，就是之前提到的黏附力，黏附力体现出固液之间的接触能力。
（3）湿润现象的微观解释若两相相互接触时互不相溶，那么湿润从宏观上就是一种现象。
但从微观上解释可根据界面层的理论。
界面层就是薄层，位于界面附近。
目前人们已知界面层模型有3 种，即Gibbs 分割表面型、Guggenheim 过渡层型与物理界面型。
物理界面层模型：液体与固体接触处存在分子作用半径厚度的液膜，此为液体与固体交界后液相的界面层。
在这个薄层中的分子，一边受到液相分子作用力，即内聚力；而另一边受到固相内部分子作用力，即黏附力。
产生不湿润的根本原因在于内聚力大于黏附力；产生润湿的根本原因在于黏附力大于内聚力。
（4）影响接触角的因素接触角的大小可以看出润湿程度，也可以看出固液之间相互作用的程度，能够判断出黏附力的强弱。
液体和固体的不同，其对应的接触角是有区别的，有些区别还很大。
具有微纳米阶层结构仿生超疏水表面的研究进展
图７ 具有类似荷叶微纳结构 的Ａ Ｔ ＧＮ 管
Ｆｉ ７ Ｌａ ｇ — ｃ ｌ ＥＭ ｍ ａ ｕｓｌｋ ｇ． ｒ ｅ ｓ ａｅ Ｓ ｉ ｇｅｏｆｌ ｏｔ —ｉｅ ＡＣＮＴ ｌ ｉ ｆｍ
Ｆｉ ２ Ｔｈｅｓ ｆ ｃ ｔｕ ｔ ｅｏｆｌ ｕｓｌ ａ ｇ． ｕｒａ ｅｓｒ ｃｕｒ ｏｔ ｅ ｆ
图 ３ 水稻 叶表 面 的 微 观 结构
Ｆｉ ． Ｔｈ ｕ ｆ ｃ ｔｕ ｔｒ ｆｒｃ ｅ ｇ３ ｅ ｓ ｒａ ｅｓｒ ｃ ｅｏ ｉ ｅｌａｆ ｕ
１２疏 水表面 模型分 析 －
２ １ 年 第 ５期 ００ 第 ３ 卷 总第 ２ ５ ７ ０ 期
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Ⅵ ｎⅣｇ ｃ ｅ ｃ ｍ ．ｄ ｈ ｍ．ｏ
＝） １。据有关文献报道 ］ 和 分别为０２ ５ ￣ ０７４ ， ， ． ６ １．９ ４ ０ １ 另外 ， 值为（０ ． ． ，因此根据 上式，当ｎ ０ ，２ １４６士０５ ） ＝ ，１ ，时， 直可分另 计算得 １７８。 ４ ． ，１２４。 Ｕ ４ ． ，１９７。 ５ ． ，利用 以上结果 ，
Ｆｉ ６ ＴｈｅＳＥＭ ｍ ａ Ａ ＣＮＴ ｌ ｉｈｐｕ ｅｎａ —ｔｕｃｕｒ ｇ． ｉ ｇｅｏｆ ｉ ｆ ｍ ｗ ｔ ｒ ｎｏ ｓｒ ｔ ｅ
２ 具 有 微 纳 复 合 结 构 超 疏 水 界 面 材 料 的 研 究 现 状
纳米结构与微米 结构相结合 产生的阶层结构 为仿生超疏 水表面 的制备提供 了一种新 的思路 。受到 以上研 究结果 的启 发， 中国科学院化学所的研究人员仿 生制备 了多种各具特色 的 具有微 纳结构 的特殊浸润性材料 。 在制备具有纯纳米结构紧密 排列的阵列碳纳米管（ Ｃ ）超疏水膜（ Ａ ＮＴ 如图６ 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６ ｍ） ０ ｎ 的基 础上 “ ， ｊ以化学气相 沉积法制备 了具有纳米结构与微米结构 相结合产 生的阶层结构的类荷叶状ＡＣ 膜（ ＮＴ 如图７ 所示） 此膜 ， 同时具有高接触角及低 滚动角。 乳突 的平均直径 以及它们之间 的平均距离分别为（．９ ０３ ）ｇ 和（．１ ２９ ）ｐ ２８ ￣ ． ２ ｍ ９６ ￣ ． ２ ｍ，纳米管 的平均外径为３ ￣６ ｌ。相 比之 下，类荷 叶状ＡＣ 膜的滚 ０ ０ｎｌ Ｔ ＮＴ 动角要远小于 紧密 排列 的ＡＣ 膜 ， ＮＴ 这是 由于固体与液体之间 建立 了离散的接触 ， 直接影 响到三相接触线 的形状、长度以及 连续性 ，从而使得 滚动角大大降低 。基于 以上研究结果 ， 文章作者还制备 了具有不 同图案结构如蜂窝状、岛状、柱状 的 阵列碳纳米管膜 ， 它们既具有微米结构又具有纳米结构。研究 小组还以多孔氧化铝膜为基板 ，用Ｎ ＯＨ ａ 溶液进行化学腐蚀 ，
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。
超疏水的原理及应用
超疏水的原理及应用一、超疏水的定义超疏水是指具有非常高的液体接触角，即水珠在其表面上能够形成非常接近于180度的接触角度。
超疏水表面具有很高的疏水性，水滴在其表面上无法附着，会形成稳定的球状。
二、超疏水的原理超疏水的原理基于表面微纳结构的设计。
通过在材料表面引入特定的微米或纳米结构，可以改变材料表面的特性，从而实现超疏水效果。
以下是超疏水的两种常见原理：1. 微纳结构原理超疏水表面通常包含许多微米或纳米级的凸起结构。
这些结构可以使水滴在表面上保持悬浮状态，而不与表面产生直接接触。
这种微纳结构能够降低液体在表面上的接触面积，减小表面对液体的吸附力，使水滴迅速脱离表面。
2. 化学剂原理在超疏水表面上，结合微纳结构，还可以使用化学剂改变表面性质，增加疏水性。
这些化学剂可以使水滴在表面上形成球状，从而减少液滴与表面的接触面积和粘附力。
常用的化学剂包括疏水涂层、聚合物以及草酸盐等。
三、超疏水的应用超疏水材料具有许多实际应用的潜力，以下列举了一些主要的应用领域：1. 防污涂层超疏水材料可以用于制造防污涂层，使污垢无法附着在表面上。
这种涂层广泛应用于建筑、船舶、汽车和飞机等领域，可以降低清洁成本，提高表面的耐久性。
2. 自清洁材料超疏水的材料可以让水滴自行滚落，并夹带表面上的污垢一起滚落，实现自清洁作用。
这种材料可以应用于窗户、镜子、屏幕等产品上，减少了清洁的频率和成本。
3. 防冰涂层超疏水材料可以用于防冰涂层的制造。
在低温环境下，水滴无法在超疏水表面上凝结成冰。
这种材料可用于飞机表面、导航标志和建筑物等，提高安全性和效率。
4. 微流体控制超疏水材料与微体系结合，可以用于微流体控制。
通过调整微纳结构和表面化学性质，可以实现微流体的分离、混合和传输等操作。
这种技术对于生物医学、化学分析和微芯片等领域具有重要意义。
5. 油水分离超疏水材料可以用于油水分离的场合。
通过超疏水表面的特性，可以使油滴在水上浮起，实现油水分离的目的。
超疏水和超润滑防冰表面的制备技术概述
超疏水和超润滑防冰表面的制备技术概述徐玉坤;朱宝;孙林峰;何洋【摘要】对超疏水和超润滑防冰表面的制备方法进行了综述.分析了制备防冰表面的重要意义,重点介绍了化学涂层、表面微纳结构和液体润滑层3种获得超疏水和超润滑防冰表面方法的研究现状,并对防冰表面的发展进行了展望.%The preparation of superhydrophobic and slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) is reviewed in this paper.The significance of the preparation of anti-icing surfaces is introduced firstly.Then the state of the arts of three kinds of preparation methods,includingcoating,micro/nanostructure and liquid lubrication layer,are mainly presented.Finally,the trend of anti-icing surfaces is discussed.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】5页(P44-48)【关键词】防冰;化学涂层;表面微纳结构;液体润滑层;制备方法【作者】徐玉坤;朱宝;孙林峰;何洋【作者单位】西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,西安710072;西北工业大学机电学院,西安710072;西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,西安710072;西北工业大学机电学院,西安710072;西安爱生技术集团公司,西安710072;西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室,西安710072;西北工业大学机电学院,西安710072【正文语种】中文飞机结冰是当飞行器飞行于温度处于冰点附近或者更低的大气中，飞机各部件（例如机翼、操纵面和发动机进气口处）表面发生结冰的现象[1]。
不锈钢网超疏水改性及在油水分离中的应用研究
不锈钢网超疏水改性及在油水分离中的应用研究刘群;杨玮婷;李阳凡;周晓虎;邱鹏飞;王芙香;潘勤鹤【摘要】通过对不锈钢网进行表面修饰改性使其转变为超疏水表面,从而实现含油废水的快速、高效油水分离.首先,以不锈钢网为基底利用壳聚糖和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备的SiO2溶胶对不锈钢网进行表面涂层,然后用甲基三氯硅烷(MTCS)对修饰后的不锈钢网进行表面疏水改性,获得具有超疏水性能的不锈钢网.对制备的超疏水/亲油的不锈钢网材料表面形貌、静态接触角进行表征,并测试其油水分离效率.结果表明,不锈钢网材料具有很好的超疏水/亲油性能,水接触角测试均达到154.94°.利用该材料可很好地实现油水混合物的分离,对正癸烷/水混合物经过50次重复分离,分离效率仍能达到96.62％,并且对不同油品均呈现出良好的分离效果,展现出油水分离广阔的应用前景.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】6页(P149-154)【关键词】不锈钢网;表面改性;油水分离;超疏水/亲油;分离效率【作者】刘群;杨玮婷;李阳凡;周晓虎;邱鹏飞;王芙香;潘勤鹤【作者单位】海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228;海南大学材料与化工学院,海南海口570228;热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,海南海口570228【正文语种】中文【中图分类】O647.50 引言超疏水分离网膜对油水混合物具有良好的选择透过性，能够有效实现油水分离并快捷回收油品[1]，对含油废水的处理及资源回收利用具有重要意义。
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论文
盖一层同方向排列的鳞片状微米结构, 鳞片呈现履 瓦状规则排列, 排列方向均朝向蚊子腿部末端, 整个 腿部鳞片排列紧密有序, 鳞片间距约为 3.5 μm, 长度 约为 40 μm, 宽度约为 12.5 μm; 鳞片表面沿生长方 向规则分布有近似平行的间隔约 1.5 μm 的纵向肋结 构; 在纵向肋结构中间又有间距为几百纳米的横向 纳米加筋结构(图 4(c)); 鳞片的纵肋横截面近似为矩 形(图 4(d)). 蚊子腿部鳞片、纵肋和横筋的典型尺寸 列于表 1.
长度 a 40 μm 高度 h 0.55 μm 150 nm
宽度 b 12.5 μm 宽度 w 0.4 μm 100 nm
间距 c 3.5 μm 间距 e 1.5 μm 350 nm
图 4 蚊子腿部表面鳞片微观形态
(a) 单根蚊子腿; (b) 蚊子腿部表面规则排列的鳞片; (c) 单个鳞片表面的纵肋和凹槽; (d) 鳞片横截面图
3 超疏水机理分析
如前所述, 固体表面的微纳观形貌是影响固体 表面疏水性的关键因素. 具有低表面能的材料表面 的微观结构能增加固体表面的疏水性[21~24]. 事实上, 蚊子腿表面的这种多级微纳结构在疏水性方面起到 了重要作用. 当粗糙表面结构疏水性较强时, Cassie 和
表1
鳞片
纵肋 横筋
蚊子腿部鳞片的典型形态表征参数
利用视频光学接触角测量仪(OCA20)测量了蚊 子腿部表面的接触角, 发现蚊子腿部表面具有很强 的疏水性, 接触角约为 153°(图 4(b)插图). 利用接触 角测量仪测量接触角, 常用的方法是用微量注射器 在所测量表面注射一滴液滴, 由于蚊子腿表面超疏 水而且很细(由小腿到大腿直径约 80~210 μm), 如果 用注射液滴的办法, 则水滴较大, 很难落在蚊子腿表 面. 这里我们利用微液滴喷射器在蚊子腿表面喷射 出一排液滴进行接触角测量, 液滴直径在 0.2~0.4 mm 之间并且正好落在蚊子腿的正上方时, 可以观察 到液滴接触角. 但是由于基体不是一个平面, 而是一 个圆柱曲面, 可能带来一定的测量误差(估计测量值
b,
c
分别为鳞片的长、宽
和间距), 本征接触角θe 为 95°, 代入表 1 中的实测数 据, 可得此时蚊子腿部表面的理论接触角θ1 为 107°, 与实验值 153°相差甚远, 显然蚊子腿部表面十微米
尺度的鳞片结构单独作用下不足以导致蚊子腿部表
面的超疏水性.
当第二级结构即鳞片表面的第 16 期：1589 ~ 1594
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS
蚊子腿表面多级微纳结构的超疏水特性
孔祥清, 吴承伟*
大连理工大学运载工程与力学学部, 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024 * 联系人, E-mail: cwwu@
作用时, 忽略鳞片间距, 考虑其上的亚微米肋结构,
则引入粗糙度系数 r 对(1)式进行修正[25~28]:
cosθ2 = rf2 cosθe + f2 −1,
(3)
其中 r = w + 2h , w
f2
=
w w+
e
(w
为纵肋厚度,
e
为纵肋
间距, h 为纵肋深度), 本征接触角θe 为 95°, 计算出该 情况下蚊子腿部表面的理论接触角θ2 为 148°, 可见 相比于蚊子腿部表面的特征尺寸在十微米级的鳞片
2010 年 6 月 第 55 卷 第 16 期
体重为 26 μN, 身长约为 5~6 mm, 有 6 条细长的腿, 其中一对前腿长度约为 6~8 mm, 一对中腿长度约为 8~10 mm, 一对后腿最长, 长度约为 10~12 mm.
首先测量了单根蚊子腿的水面静态承载力, 实 验装置如图 1 所示. 将单根蚊子腿胶结到细钢针上, 再一同固定到与实验机相连的钢丝上, 控制蚊子腿 以 1 mm/min 的速度匀速向下运动, 压向静止水面, 蚊子腿与水面的角度调节在 20°~30°(图 1 中ϕ所示), 据观察这是蚊子落向水面时其腿部与水面经常保持 的角度. 当蚊子腿与水面接触以后, 记录下水面承载 力的变化. 利用扫描电子显微镜(QUANTA200)观察 蚊子腿部的微观结构, 并用傅里叶红外光谱仪(FTIR) 对蚊子腿部成分进行分析, 最后用视频光学接触角 测量仪(OCA20)测量蚊子腿部表面的接触角.
当第一级结构即十微米级的鳞片单独作用时, 假设鳞片为光滑平面, 不考虑其表面的微纳米级结 构的影响. 根据 Cassie 模型得到蚊子腿部表面此时 的理论接触角与其本征接触角之间的关系为
cosθ1 = f1 cosθe + f1 −1,
(2)
其中
f1
=
a×b a × (b + c)
=
b b+c
(a,
鳞片及其表面上亚微米级结构共同作用的结果. 以上 这些生物现象均表明, 表面疏水性与表面微纳形貌之 间有着密切关系, 因而, 具有多级粗糙结构的超疏水 性能的仿生自清洁表面受到越来越多的关注[6,15].
蚊子也是一种离不开水的两栖小型昆虫, 它能 够在水面自由行走、起落、产卵和吸食等, 并且还能 在空中实现高技能飞行. 目前对于蚊子的生活习性、 吸血绝技以及给人类带来的痛苦和疾病传播, 已经 进行了大量研究[16~18], 但是关于蚊子腿表面润湿性 能及其与表面微纳结构之间的关系研究很少. Wu 等 人[19]通过初步研究发现, 蚊子腿表面是另外一种天 然的超疏水表面, 具有超强的水面承载能力, 推测这 可能与蚊子腿部特殊的微观结构有关. 本文在前期 研究工作的基础上, 进一步研究了蚊子腿部表面的 超疏水机理, 发现蚊子腿表面具有十微米级、亚微米 级和纳米级的特殊三级结构, 是蚊子腿具有超疏水 特性的重要原因.
(ⅱ) 蚊子腿部微纳结构及表面静态接触角. 为 了进一步分析蚊子腿部的超强水面承载力产生的原 因, 我们利用扫描电子显微镜观察了蚊子腿的微纳 结构. 从图 4(a)和(b)可以看出, 整个蚊子腿部表面覆
图 1 蚊子腿水面承载力测试装置示意图 1590
图 3 丙酮浸泡前后蚊子后腿水面承载力-位移实验曲线
偏小). 另外, 为了进一步排除蚊子腿部表面蜡脂层 的存在, 用丙酮浸泡蚊子腿 12 h 后取出晾干, 再用同 样的方法测量其接触角, 发现其接触角基本没有变 化. 采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析蚊子腿部成 分, 发现蚊子腿表面的主要成分与蝴蝶翅膀表面一 致[20], 都是由蛋白质、脂类和几丁质构成, 这些有机 物质具有一定的疏水性能, 接触角在 95°左右[20], 可 见简单依靠这种疏水物质明显不足以导致蚊子腿部 的超疏水性.
(1)
其中θr 为复合接触表面的表观接触角, f 为复合接触 表面中固体所占的面积分数(0<f<1), θe 为液体在光滑 表面上的静态接触角, 又叫本征接触角.
我们根据 Cassie 模型来研究蚊子腿部表面的微 观结构对润湿性的影响. 首先假设腿部鳞片形态完 全一致, 并且排列规则. 根据蚊子腿部的实际表面形 态, 构建一种“具有多级复合结构”的模型(图 5), 第 一级结构为规则排列的鳞片(图 5(a)), 第二级结构为 “生长”在每个鳞片上的亚微米级纵肋(图 5(b)), 第三 级结构为“生长”在纵肋之间的横向“纳米筋”(图 5(c)).
2 结果与讨论
(ⅰ) 蚊子腿水面承载力. 我们首先采用如图 1 所示的实验装置对蚊子腿的水面静态承载力进行测 试. 从同一只蚊子活体上的一对前腿、一对中腿和一 对后腿中各取下一条, 并分别测量在水面上的静态 承载力, 结果如图 2 所示. 由于蚊子前中后三条腿长 度不等, 测得水面承载力大小也有所不同, 长度越长, 水面承载力越大. 其中蚊子的后腿最长, 水面承载力 最大, 平均约为 600 μN, 可达蚊子平均体重(约 26 μN)的二十几倍; 而利用相同直径的柔软细钢丝做成 的与实际蚊子腿长度、形状及结构都几乎一致的“钢 丝腿”的水面最大承载力仅为 85 μN, 远远小于蚊子
结构, 其亚微米级纵肋结构对于其腿部的超疏水性
能具有更重要的作用, 这一发现与 Bhushan 和 Jung[29]
关键词
蚊子腿 鳞片 超疏水 微纳米结构
固体表面的超疏水性是材料表面重要的物理特 性. 生物材料表面给了我们许多重要启发[1~7], 荷叶 表面就是最为典型的一类. 1997 年, Barthlott 和 Neinhuis[1]认为荷叶表面的超疏水性是由其表面上微 米乳突结构和表面蜡质层共同作用的结果. 2002 年, 江雷课题组[3]发现在荷叶表面微米的乳突结构上还 存在着纳米结构, 并认为这种微纳多级结构是引起 表面超疏水的根本原因. 2004 年, Patankar 和 Lee[8]根 据荷叶表面结构构建了一种“具有二级复合结构的柱 形沟槽”模型, 认为这样的多级结构更利于超疏水特 性. 除了植物以外, 自然界许多动物体表面也具有很 强的疏水和自清洁功能. 水黾是一种可以在水面快 速划行、跳跃, 但腿不被水润湿的典型水面昆虫, 过 去这种特殊功能被认为是由其腿部分泌的油脂所 致[9~11]. 2004 年, Gao 和 Jiang[4]发现水黾腿表面是由很 多按同一方向排列的微米尺度的刚毛组成, 刚毛表面 有纳米尺度的螺旋状沟槽. Feng 等人[12,13]通过理论分 析进一步证明是水黾腿表面的多级微纳米结构实现了 其超疏水性能. 蝴蝶翅膀表面也具有较强的疏水性和 自清洁性, 房岩等人[14]发现其疏水性是由表面微米级
1 材料与方法
实验中所用蚊子为在大连市捕获的库蚊, 平均
英文引用格式: Kong X Q, Wu C W. Superior water repellency of mosquito legs with hierarchical micro-nano structures (in Chinese). Chinese Sci Bull (Chinese Ver), 2010, 55: 1589—1594, doi: 10.1360/972009-1300