自愈性超疏水表面的方法及应用进展
超疏水表面的研究进展
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。
材料科学中的超疏水表面技术
材料科学中的超疏水表面技术材料科学是一门重要的学科，它研究各种物质的性质、结构、制备和应用等方面。
在材料科学中，超疏水表面技术受到越来越多的关注和研究。
下面，我们将详细了解这一技术的原理、应用和未来发展方向。
一、超疏水表面技术的原理超疏水表面技术是指通过特殊方法处理表面，使得其具有极强的疏水性能，即液滴在表面上呈现出球形或半球形的情况。
这种技术的核心在于微纳级的表面结构和化学成分的优化。
其中，微纳级的表面结构是关键因素之一。
通过制备一定尺度的微纳级结构，可以增加表面的接触角，即水滴在表面上的接触角大于90度。
同时，微纳级结构还可以改变水滴在表面上的运动方式，使其更容易滚动或滑落。
这些特性使得表面具有更好的自清洁、防污和防腐蚀功能。
另一个重要的因素是化学成分。
通过在表面增加亲水基团或疏水基团，可以调节表面的亲疏水性。
通过控制不同基团的分布密度和类型，可以实现不同功能的超疏水表面。
二、超疏水表面技术的应用超疏水表面技术具有广泛的应用前景，尤其在以下几个方面。
1. 自清洁材料超疏水表面可以有效地减少物质在表面上的侵蚀和积垢，因此可以应用于自清洁材料的制备。
例如，建筑材料、汽车玻璃、纺织品等都可以通过超疏水表面技术实现自清洁效果。
2. 防水和防污涂层超疏水表面可以抵御水和油等液体的渗透和附着，因此可以用于制备防水和防污涂层。
例如，建筑物的屋顶和外墙、飞机的机身和车辆的表面等都可以通过超疏水涂层实现防水和防污效果。
3. 生物医学应用超疏水表面还可以应用于生物医学领域。
通过在医疗器械表面制备超疏水结构，可以防止细菌和其他微生物的附着，从而减少感染的发生。
同时，超疏水表面还可以在肝功能损伤等情况下，帮助肝脏细胞愈合和再生。
三、超疏水表面技术的未来发展在未来，超疏水表面技术将会得到进一步发展和应用。
其中，以下几个方面将是重点。
1. 细化表面结构随着技术的逐步提升，表面结构已经从微观范围向纳米级发展。
未来，细化表面结构将更加普遍，甚至可能到达亚微米级。
超疏水表面基磁性材料制备及其潜在应用的新动向
材料化学学报超疏水表面基磁性材料制备及其潜在应用的新动向超疏水表面在近几十年中已经发展为一个新兴领域。
近年来，这些表面由于其表面的智能和自清洁能力，在各种各样的应用中引起了相当大的关注。
另一方面，可切换的表面性能、自愈性和机械磨损的强健机制，使这些超疏水表面在涂料工业的实际应用和商业化中更加可靠。
近年来，由磁场或磁颗粒诱导的超疏水表面也出现了一个新的应用领域，如漏油捕获与分离、催化、传感器、液体小球型微流体器件、磁共振成像(MRI)造影剂、超疏水磁流体等。
本文综述了超疏水表面基磁性材料（SSBMMs）的制备，如超疏水磁性表面、纳米颗粒、液体小球、海绵和泡沫、大块材料、气凝胶、织物和纸张、弹性体驱动器、微流体、各向异性颗粒（三贴片磁性超粒子)及其过去、现在和未来的应用。
1.前言超疏水表面的灵感来自于各种各样的生物逻辑系统，如莲叶（正面），水稻叶，小麦叶，臭椿叶，壁虎，蝴蝶翅膀，鲨鱼皮，鲤鱼鳞，水马，蚌，珍珠层和蛤壳。
自然界的例子可能会导致生物表面产生微纳米层次结构，这种结构可以抵抗表面的水滴，使表面永远清洁(自清洁)。
基于这些生物灵感，一些研究尝试模拟生物系统的表面形貌，以形成坚固的超疏水自洁涂层。
近年来，超疏水表面的高强健性、自愈性和可切换性引起了人们的广泛关注。
上述特性对于实际应用材料的商业化非常重要。
另一方面，这些性质的发展是相当困难的。
因此，在设计和制造这些表面时需要小心。
超疏水表面在pH、光(紫外线)、等离子体和激光、温度和电化学处理等环境下是可切换的。
所有这些都取决于涂层应用材料的类型。
一些金属前驱体、聚合物、硅烷前驱体、硅氧烷都以自身材质为根基，以及各种基质，如玻璃、纳米纤维、硅片、薄膜、纸张、纺织品、海绵、泡沫和气凝胶，已被用于制造超疏水表面。
图1给出了基于聚甲基羟基硅氧烷(PMHOS)天然叶粉混合物的聚合物杂化的超疏水表面的例子。
近来，相当大的注意力都集中在发展的超疏水表面磁性材料(SSBMMs)基于一系列基质,如海绵、泡沫、气凝胶、玻璃、磁性粒子,和液体小球(图2)。
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用
图解：纳米超疏水自清洁表面的应用自然界的超疏水现象“荷叶表面具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”「见下图1」。
▲图1自然界的荷叶疏水表面现象科学家发现，荷叶表面具有微米级的乳突，乳突上乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种微-纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落「见下图2」。
▲图2荷叶表面微观结构水滴在超疏水表面上的运动是一个复杂的物理现象，在自清洁过程中起到了一个至关重要的作用：水滴在表面滚动时会带走表面的污染物或灰尘，从而达到自清洁的效果「见下图3」。
▲图3超疏水表面自清洁原理示意图当然这些现在也存在于很多其他生物身上「见下图4」；科学家们研究这些生物及模仿这些生物现象，制备出了许多超疏水产品并得到了许多的应用（详见后文介绍）。
▲图4自然界中具有超疏水性的动植物及其扫描电子显微镜(SEM)图(a,b)荷叶;(c,d)水稻叶;(e,f)水黾腿[3];(g,h)孔雀羽毛[5,6];(i,j)壁虎脚掌[7];(k,l)蝉翼[9];(m,n)蝴蝶翅膀[10];(o,p)蚊子复眼[13]下文将为大家简单介绍超疏水自清洁的原理及一些超疏水表面的应用例子。
1、超疏水表面自清洁原理自清洁表面指表面的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下自动脱落或被降解的一种表面，基于超疏水原理的自清洁表面主要是指接触角CA150°、滚动角SA＜10°的类荷叶表面「见下图5（d）」。
▲图5不同表面水滴接触界面状态2、常见超疏水表面制备现状人工制备超疏水表面虽然时间不长，但发展特别迅速，有效的制备方法也越来越多，主要有模板法、静电纺丝法、相分离与自组装法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、水热法、化学沉积与电沉积法、纳米二氧化硅法、腐蚀法等。
目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面、超疏水涂层表面、超疏水金属表面及超疏水织物等方面。
新法可简单制备自修复超双疏表面
新法可简单制备自修复超双疏表面新法可简单制备自修复超双疏表面负载全氟辛酸的超双疏纳米孔铝近日，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室表/界面研究组提出了制备自修复超双疏（超疏水和超疏油）表面简单有效的方法。
近年来，尽管已通过许多方法成功制备了人造超双疏表面，但它们的应用受到耐用性低的限制。
大部分人造超双疏表面非常脆弱，易受机械磨损、苛刻条件破坏的影响，短时间内丧失大部分超双疏性质。
而自然界的表面能够很好地利用超疏水性质，是因为其表面组分和结构可以不断更新。
通过模拟自然，探索具有较长耐用性的自修复超双疏表面具有重要意义。
研究人员通过将全氟辛酸填充到具有多级微纳米结构的多孔阳极氧化铝表面获得超双疏性质。
纳米孔用于储存疏水性全氟辛酸分子，表面的分子受到破坏后，储存的分子迁移到表面、组装进行补充，因此表面能够长期保持超双疏性质。
该方法创新之处在于其使用成分简单，应用方便，温和条件下即可实现自修复超双疏性。
该设计思路有希望发展多种自修复超双疏材料。
该研究得到了中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金的支持。
研究结果发表在《化学通讯》（Chem. Commun.）(2011, 47, 2324–2326)，近日被Nature Asia-pacific作为研究亮点进行了报道（）。
（来源：中国科学院兰州化学物理研究所张慧玲）更多阅读《化学通讯》发表论文摘要（英文）特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
超疏水表面设计及其在自清洁材料中的应用研究
超疏水表面设计及其在自清洁材料中的应用研究超疏水表面设计是一项前沿研究，正在各个领域得到广泛应用。
这种表面的特殊性质使其对水能力引人注目，同时也为自清洁材料的研发提供了新的思路和机遇。
本文将探讨超疏水表面设计的原理以及在自清洁材料中的应用研究。
超疏水表面的设计基于两个主要原理：微纳米结构和低能表面。
微纳米结构是指在材料表面上以纳米级别的结构化处理，形成复杂的凹凸结构。
这些微观结构使水在接触到材料表面时形成微小的凸起，从而使水珠保持在凸起之间，不与表面接触。
同时，低能表面是指材料表面具有较低的表面张力，从而使水珠无法在表面上滑动，进一步增加了超疏水性能。
超疏水表面的设计需要综合考虑多种因素，如材料选择、结构形态、表面修饰等。
其中，材料选择是关键的一步。
常用的材料包括金属、塑料、陶瓷等。
每种材料在超疏水表面设计中都有其特点和适用性。
例如，金属材料通常具有良好的稳定性和耐腐蚀性，可以在恶劣环境中长期使用。
而塑料材料则更轻便、成本更低，更适合大规模生产。
此外，结构形态也是超疏水表面设计中的重要因素。
通过微纳米结构的控制，可以实现不同的超疏水性能。
例如，通过控制凸起的间距和尺寸，可以实现超疏水材料的液滴弹性和自清洁能力。
超疏水表面的设计不仅能提供材料的自清洁性能，还可以在其他领域得到广泛应用。
例如，在建筑材料中，超疏水表面可以减少尘埃和污垢的附着，增强材料的防污性能。
在航空航天领域，超疏水表面的设计可以减少飞行器外表面的污染，降低空气阻力，提高燃油利用率。
在生物医学领域，超疏水表面可以用于制备抗菌材料，预防细菌感染和交叉感染。
自清洁材料是超疏水表面设计中的一项重要应用。
它通过超疏水表面的特殊性质来实现物体表面的自动清洁。
在这种材料中，超疏水表面可以防止污垢的吸附和附着，使其轻易被清洗。
例如，通过将超疏水表面设计应用于玻璃窗户上，可以减少尘埃和水滴在窗户表面留下的痕迹，提高窗户的清洁度。
在汽车领域，超疏水表面的应用可以减少车身上涂层的附着，降低清洗的次数。
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。
超疏水外面制备与应用化学天然科学专业资料
目录
• 引言 • 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 • 结论
01
引言
背景介绍
自然界中的超疏水现象
超疏水现象在自然界中广泛存在，如 水滴在荷叶上滚动而不附着，为超疏 水表面制备提供了灵感。
技术发展需求
随着科技的发展，超疏水表面在许多 领域具有广泛应用前景，如防水材料 、自清洁表面、防冰冻表面等。
THANKS
感谢观看
02
物理法制备的超疏水表面具有较 高的稳定性和耐久性，但制备过 程较为复杂，成本较高。
化学法
化学法是通过化学反应在材料表面形 成一层低表面能物质，如氟代烃或硅 氧烷等，使表面具有超疏水性。
化学法制备的超疏水表面具有较低的 成本和较快的制备速度，但稳定性较 差，容易受到环境因素的影响。
生物法
生物法是利用生物模板或生物分子在材料表面形成微纳结构，再通过化学修饰使 表面具有超疏水性。
应用拓展问题
实际应用需求
超疏水表面在现实生活中 的应用需求广泛，但目前 仍有许多领域尚未得到充 分开发。
跨领域合作
超疏水表面在不同领域的 应用需要不同领域的专业 知识，需要加强跨领域合 作以拓展其应用范围。
技术创新与改进
针对不同应用场景，需要 不断改进和优化超疏水表 面的制备工艺和技术。
跨学科合作与新技术引入
学科交叉融合
学术交流与合作
超疏水表面的研究涉及多个学科领域， 如化学、物理、材料科学等，需要加强 学科交叉融合以推动研究进展。
加强学术交流与合作，促进研究成果 的共享和传播，有助于推动超疏水表 面研究的快速发展。
新技术引入
引入新技术和手段可以加速超疏水表 面的研究进程，如引入先进表征技术 和计算模拟技术等。
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。
超疏水表面的应用
超疏水表面的应用超疏水表面的应用1自清洁的应用当具有超疏水表面的金属稍微倾斜，再喷洒人工雨时，金属表面的小水滴将会合并成大水珠滚落，并带走表面的污染物，实现自清洁或易于清洗，减少了洗涤剂对环境的污染，省力又环保。
2 耐腐蚀的应用大多数金属材料表面不可避免地会发生氧化，遇上水等常见的液体腐蚀介质，氧化膜不能有效的起到保护作用。
如果金属表面覆盖有超疏水膜层，膜层的微纳米符合结构中所含的”空气垫”将会保护金属表面，隔开基底与液体的直接接触，使得腐蚀离子难以到达金属表面，显著提高了金属的耐蚀性。
3 流体减阻应用船舶等航行体在前行过程中不可避免地会受到来自水流和空气的阻碍，除了兴波阻力和压差阻力，最大的前进阻力是摩擦阻力。
表面超疏水的固体浸没在水中时并不是与液体直接接触而是隔着一层空气薄膜局部接触，并且其表面的超疏水结构中所含的空气可以大大增加固体的浮力，加上有些超疏水膜本生是疏水材料，极难溶于水，因此超疏水表面能够明显降低水流的摩擦阻力。
4 防冰抑霜的应用表面超疏水的金属基体之所以防冰霜是由于以下四个因素：（1）接触角越大，结霜时的热力学势垒越大，活化率越低，水珠的液核难以生成，导致了初始水珠的出现变慢；（2)接触角越大，生成的水珠的曲率半径越小，水珠表面的饱和气压越高，水珠生长的缓慢；（3）接触角越大，生成的水珠越容易合并长大，液滴高度越高，离冷面越远，与冷表面的接触面积越小，减缓了换热过程，水珠不容易冻结。
（4）接触角越大，滚动角越小，水珠与固体表面的黏附力越小，容易在自身重力或风力等外在作用力的作用下掉落。
实际应用中，可以将卫星天线最外层的保护层制备为具有超疏水性能的膜层，这样就能大大减少雨雪的附着，从而保证通讯信号不受雨雪的干扰。
5.油水分离的应用20℃的室温下纯水的表面张力为m72，他是同等温度下油等有机8.mN/物表面张力的2~3倍如果某种材料的表面自由能介于二者之间，那么该材料就会具有超疏水超亲油的独特性能。
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。
超疏水性生物表面的研究进展-应用化学
显微镜图片发现在淡剑夜蛾（ Ｓ ｉ ｄ ｅ ｍ ｉ ａｄ ｅ ｐ ｒ ａ ｖ ａ ｔ ａ ） 的翅面分布有大量鳞片， 鳞片表面规则分布着纳米级纵 肋和微米级凹槽（ 图１ ） ， 这种非光滑鳞片的形态、 结构可增强其表面润湿性。此外， 其翅膀表面的鳞片 主要由蛋白质、 脂类和几丁质等构成， 这些物质本身具有一定的疏水性， 水滴在这种微纳米级的阶层固 体表面的接触为复合接触， 液滴不能填满粗糙表面上的凹槽， 液滴下将有截留空气存在， 表观上的固液 接触区实际上由固体和气体共同组成。这种微米级鳞片、 纳米级纵肋的微观复合结构与其表面的低表 面能生物材料的耦合作用诱导了其翅膀表面具有较强的疏水性（ 水滴在其表面的接触角约为 １ ５ ３ ʎ ） ， 有
第２ ９卷 第 ５期 ２ ０ １ ２年 ５月
应用化学 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ ＥＪ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ ＦＡ Ｐ Ｐ Ｌ Ｉ Ｅ ＤＣ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９Ｉ ｓ ｓ ． ５ Ｍ ａ ｙ ２ ０ １ ２
檵殝
檵檵檵檵殝 综合评述 檵殝
檵檵檵檵殝
超疏水性生物表面的研究进展
石彦龙 ㊀冯晓娟
（ 河西学院化学化工学院， 甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室㊀张掖 ７ ３ ４ ０ ０ ０ ）
摘㊀要㊀介绍了几种天然超疏水生物表面的研究进展， 包括蛾翅膀、 蝉翼、 蝴蝶翅膀、 白蚁翅膀、 甲虫， 蚊子的 腿、 翅及其复眼， 水黾的腿部和荷叶的表面。对现有的仿生超疏水材料的制备方法及常用作表面修饰的低表 面能材料做了简单的归纳与总结。对超疏水材料研究面临的挑战及以后的发展趋势做了展望。 关键词㊀超疏水， 接触角， 滚动角， 自清洁， 复合结构 中图分类号： Ｏ ６ ４ ７ ． ５ ㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码： Ａ ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号： １ ０ ０ ０ ０ ５ １ ８ （ ２ ０ １ ２ ） ０ ５ ０ ４ ８ ９ ０ ９ ： １ ０ ． ３ ７ ２ ４ ／ Ｓ Ｐ ． Ｊ ． １ ０ ９ ５ ． ２ ０ １ ２ ． ０ ０ ３ ２ ８ Ｄ Ｏ Ｉ
超疏水表面设计及其应用在自清洁材料中的研究
超疏水表面设计及其应用在自清洁材料中的研究随着科技的不断发展和人们对生活质量的追求，自清洁材料的研究和应用已成为一个热门领域。
而超疏水表面设计作为其中的重要一环，被广泛应用于各类自清洁材料中。
它的应用不仅可以提高材料的自洁性能，还能降低材料表面受污染的风险，具有广泛的应用前景。
超疏水表面的设计是通过改变材料表面的形态和化学组成，使其具备类似于莲叶等天然疏水表面的特性。
其中最常见的是利用纳米结构来实现超疏水性能。
通过纳米结构的设计和制备，可以使材料表面形成独特的微观结构，从而实现液体在表面上的快速滑落，减少接触面积，阻挡污染物附着。
一种常见的超疏水表面设计是利用为基底材料覆盖纳米结构。
这种方式可以通过化学沉积、溶胶-凝胶法等方法来实现。
例如，将纳米颗粒均匀地覆盖在基底表面上，形成微小的凹凸结构，同时增加表面的密度和粗糙度，使其具备超疏水性能。
这种纳米颗粒覆盖的超疏水表面不仅可以防止水等液体在表面上停留，还可以排斥粉尘和油脂等污染物，保持材料表面的清洁。
除了纳米结构，改变材料表面的化学组成也是实现超疏水性能的一种重要方法。
例如，在材料表面引入亲水基团和疏水基团的共存，可以实现超疏水表面的设计。
当液体滴落在具备这种组成的材料表面上时，亲水基团与液体分子之间会形成较强的吸附作用，进而使液体在表面上呈现圆滑的球形滴状，不易在材料表面停留。
这种亲水基团和疏水基团共存的设计为自清洁材料的制备提供了新思路。
超疏水表面设计在自清洁材料中的应用非常广泛。
其中，建筑材料领域是一个重要的应用方向。
传统的建筑材料常常容易受到降雨等环境因素的影响而产生污染，超疏水表面设计可以有效降低附着污染物的机会。
例如，将超疏水表面应用于建筑外墙材料上，可以使雨水自动滑落，带走附着在表面上的灰尘和污染物，保持建筑物的外观清洁。
此外，超疏水表面的设计也在医疗器械和食品包装等领域得到了广泛应用。
医疗器械的清洁和消毒对于保障患者的健康至关重要，而超疏水表面的应用可以减少病原体在器械表面的滞留，降低交叉感染的风险。
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。
镁合金超疏水自修复涂层的设计原理及防护机制
镁合金超疏水自修复涂层的设计原理及防护机制
镁合金超疏水自修复涂层具有以下设计原理和防护机制：
1. 微纳级结构表面设计：利用纳米和微米级别的表面结构设计，使涂层表面具有丰富的微小凹陷或微球形结构。
这些结构可以通过改变涂层表面的接触角来实现超疏水性，使液体形成球状滚落从而减少接触面积和降低污染粘附。
2. 自修复能力：在涂层中添加自修复剂，当涂层表面发生刮擦、磨损或其他损伤时，自修复剂会重新填充和修复涂层表面的损伤部位。
这些自修复剂可以是微胶囊封装的液体或聚合物，当受到刺激时会释放并填充损伤部位。
3. 耐腐蚀性和耐高温性：涂层中可添加防腐蚀和耐高温添加剂，以提高涂层的耐腐蚀性能和耐高温性能。
这些添加剂可以吸附在涂层表面，形成保护膜，阻隔腐蚀物质的侵入，同时能够抵御高温腐蚀。
4. 涂层附着力和耐磨损性：通过在涂层中添加附着剂和增强剂，提高涂层与基材之间的附着力和涂层的耐磨损性。
这些添加剂可以增加涂层的粘结强度和硬度，使涂层具有更好的耐磨损和附着性能。
综上所述，镁合金超疏水自修复涂层的设计原理和防护机制是通过微纳结构设计实现超疏水性，添加自修复剂实现涂层表面的自我修复，加入防腐蚀和耐高温添加剂以提高涂层的耐腐蚀
性和耐高温性，以及使用附着剂和增强剂提高涂层的附着力和耐磨损性。
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。
自修复超疏水多功能协同作用涂层研究进展
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｓｅｌｆ—Ｈ ｅａｌｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒ０ｐｈ０ｂｉｃ Ｍ ｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃ Ｃｏａｔ ｉｎｇｓ
ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｍ ｏｔｅｓ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｏ ｂｅ ｏｐｔｉｍａ１． Ｔｈｅ ｓｙｎｅｒｇｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｓｅｌｆ—ｈｅａｌｉｎｇ ｍ ｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｆｉｂｅｒ， ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ｓｅｌｆ—＿ｈｅａｌｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｅｌｆ——ｈｅａｌｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｎｅｗ ｉｄｅａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｕｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｃｏａｔｉｎｇｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｌｆ—ｈｅａｌｉｎｇ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
Ｑｉａｏ Ｙａｎｆａｎｇ，Ｗａｎｇ Ｌｉｑｉａｎｇ，Ｌｉｕ Ｘｉａｏｗｅｉ
（Ａｄｖａｎｃｅｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）
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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。
对荷叶的研究表明，大自然通过将微米级和纳米级分层结构与低表面能材料相结合来实现这一不同寻常的功能。
迄今为止，超疏水涂料可以广泛应用于自清洁表面耐腐蚀，防粘和减阻涂层，但人造超疏水涂料的耐久性差，严重妨碍了其实际应用。
当暴露于室外环境下，超疏水涂层表面的低表面能材料会在阳光的作用下分解，或被风中的沙砾及动物所破坏，从而导致超疏水性的永久破坏。
通常，低表面能材料必须重新沉积以恢复人造超疏水涂层的超疏水性，这不仅不方便且代价昂贵。
植物超疏水性被破坏后可通过再生上皮蜡层来再生，这是其众所周知的自愈功能。
赋予人造超疏水涂层自愈能力则被认为是解决这些问题有效且长期的一种方式。
因此如何赋予超疏水表面以自愈能力，是目前研究超疏水表面的关键之一。
本文介绍了自愈性超疏水的基本原理,和在不同方面的应用以及目前的研究进展，并对其未来的发展进行了展望。
1 自愈性超疏水表面的机理在自然界，植物能够通过修复自身或增加新结构的能力而将累计损伤和结垢所带来的损害最小化[1-2]。
因此，提供具有自愈能力的人造超疏水涂层将是实现其长期耐久性的最佳策略。
最近提出了两种策略制备出具有由温度[3]、水分[6]、UV[7-10](或阳光)[11]和有机溶剂[11]所触发自愈能力的超疏水表面。
第一种方法是基于粗糙纳米多孔材料或胶囊中的疏水组分的储层。
当这些组分受到损伤时，疏水组分迅速向受损表面迁移，以愈合损坏的表面并恢复它们的超疏水性。
其次是涂层能像生命体一样通过表面上的地形结构来实现疏水组分的自我再生。
2 制备自愈性超疏水涂层的方法Sun等[12]报道了首先通过聚(烯丙胺盐酸盐)和磺化的聚电解质复合物的层状(LbL)装配，在其多孔结构中含有氟代烷基硅烷的自愈合超疏水涂层聚(醚醚酮)与聚(丙烯酸)。
一旦顶层被分解或划伤，保留的氟烷基硅烷就向表面移动，以愈合损坏的表面并恢复它们的超疏水性。
此恢复过程可以重复多次而不会降低其超疏水性，并且此超疏水涂层的自愈是湿度依赖性的，在更潮湿的环境中更易自我愈合。
基于上述策略，最近通过所测试的喷涂工艺合成了功能强大的自愈超疏水涂层[2]。
通过喷射聚(烯丙胺盐酸盐)磺化的LbL组件聚(醚醚酮)，聚(丙烯酸)和具有低表面能的愈合剂于目标表面，从而形成了自愈性超疏水涂层。
由于使用聚电解质涂层作为愈合剂的储层，损坏的超疏水涂层可以在室温、轻微潮湿的条件下进行自主修复，而无需任何外界刺激。
此外，当愈合剂在经过多次愈合过程后被消耗时，超疏水涂层可以通过简单地再次喷涂愈合剂来恢复其自愈能力。
按照这个策略，Liu等[6]使用聚多巴胺涂覆的介孔二氧化硅作为完成自愈的十八胺(Pdop @二氧化硅-ODA)的储存材料构建了自愈性超疏水表面。
该表面可在重复蚀刻愈合之后保持超疏水性。
该表面通过控制下层的储存器的释放而重复蚀刻-愈合过程20次，此后即可保持其超疏水性。
并且超疏水性Pdop@二氧化硅-ODA涂层的自愈行为是湿度依赖性的。
尽管上述自愈超疏水表面可以在UV照射或O2等离子体损伤后恢复表面的疏水组分;然而当这些表面遭受机械损伤(例如划痕，磨损或切割)时，由于它们的地形结构已经被破坏，故它们不能自行修复被损坏的表面。
Esteves等[5通过铸造由双尺寸二氧化硅纳米颗粒和氟烷基封端的聚合悬挂链组成的分散体，形成具有自相似性的自增深超疏水涂层。
该涂层通过将悬挂链重新定向到表面而自发地恢复其表面化学成分，并且在机械损伤之后能暴露出新的粗糙表面(图1)[3]。
图1(a)为采用双尺寸二氧化硅纳米粒子获得的分层结构; 图1(b)为交联聚合物网络的化学成分，(1)全氟化悬浮链；(2) 聚(己内酯)前体；(3) 三异氰酸酯交联剂(t-HDI)；图1(c)为被破坏的表面；图1(d)为在新的地形表面上恢复出因损坏而产生的化学成分。
图1 自我补充超疏水涂层的工作原理Fig 1 The working principle of self-replenishing superhydrophobic coatingsChen等[8]已经成功地制备了基于紫外线响应微胶囊以及pH值刺激响应的全水基自愈超疏水涂层。
如图2所示，紫外和pH值双重刺激响应自修复水基超疏水涂层是基于TiO2的光催化和pH值响应微胶囊，此涂层不仅耐紫外线照射，且与碱性或酸性水溶液接触仍能保持化学稳定。
另外此涂料是一种环保的水性体系，可以很容易地涂在各种基材上。
即使遭受机械损坏或被有机物所污染，它们均可在紫外线照射下恢复其超疏水性和自清洁能力。
此外，将该超疏水涂层浸入5%NaCl水溶液中24 h或经历10次结冰/融化循环，它们的表面也可以在pH值或UV刺激下恢复超疏水性。
且该涂层是水性体系，不仅环保，而且对于户外应用尤其有吸引力。
Xue等[11]通过喷涂聚苯乙烯/SiO2核/壳纳米颗粒作为涂层骨架和聚二甲基硅氧烷作为疏水互连，合成了持久和自愈的超疏水表面。
具有自相似结构的涂层在摩擦过程中暴露出新的粗糙结构，从而保持了适当的分层延展性，并有利于表面的超疏水性能。
此外，空气等离子体处理受损表面的超疏水性也可以通过放置在室温下12 h或通过热固化和四氢呋喃处理而自动恢复，这有助于疏水性聚苯乙烯的释放。
Lv等[13]通过在环氧形状记忆聚合物(SMP)上形成莲花叶状微结构制备超疏水涂层。
通过简单的加热过程，即可回收在外部压力或O2等离子体作用下被破坏的破碎的表面微观结构、损伤的表面化学性质和表面超疏水性，并且已证实所获得的超疏水表面具有良好的自愈性。
(如图3)这两个因素在控制表面润湿性方面的能力及其特殊的自愈能力归功于聚合物良好的形状记忆效应和表面分子的重组效应。
首次使用SMP材料来展示表面超疏水性的自愈能力，为设计自愈超疏水表面开辟了一些新的视角。
鉴于该表面的性质，其可应用于许多方面，如自清洁涂层，微型流体装置和生物检测等。
显然，所有上述自愈超疏水性质都是通过表面提供预先存储在表面内部的疏水性物质来实现的，很少有自修复超疏水表面能像生命体一样通过表面上的地形结构来实现自我再生。
Puretskiy等[4]开发了一种基于全氟化蜡和胶体颗粒的自修复超疏水材料的新方法。
一旦表面被破坏，颗粒可迁移到新形成的表面，表面在熔化后即可恢复其超疏水性能。
图2 方案1自修复水性超疏水涂层的制造示意图Fig 2 Schematic description of the fabrication of all-water-based self-repairing superhydrophobic coatings based on U-capsules. Reproduced with permission. Copyright 2015, Wiley-VCH图3 在O2等离子体处理和自愈过程中SMP表面的超疏水(顶部)和超亲水(底部)状态之间的可逆转变(a), O2等离子体处理的SMP表面上的水CA的变化以及在120 ℃下的愈合时间(b),几个连续的等离子体处理和自愈周期之后的SMP表面上的水CA(c)。