超疏水表面制备技术的研究进展
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。
超疏水-超疏油表面的研究进展
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＳｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ－ＳｕｐｅｒｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃＳｕｒｆａｃｅｓ
ＤａｉＸｕｅｙｕ，ＷａｎｇＹｏｎｇｌｉ，ＧａｏＬａｎｌｉｎｇ
（ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ）
包晓慧 ［６］以碳化 硅 颗 粒 增 强 铝 基 （ＳｉＣ／Ａｌ）复 合 材 料 为 基 材，利用刻蚀法制备了超疏水 －超疏油表面，他们用 Ｂｅｃｋ试剂 对 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料进行化学刻蚀，当经历较短的刻蚀时间（５ｓ） 后，ＳｉＣ／Ａｌ复合材料表面呈现出由微米级粒状和纳米级凹坑复 合而成的微纳米复合结构，表面经修饰后，具有超疏水性，接触 角可达 １６５．７°、滚动角为 ３°；而用较高的电流密度（６Ａ／ｄｍ２）刻 蚀 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料，其表面呈现出由微米级粒状和纳米级颗粒 状和波鳞状复合而成的微纳米复合结构，制得水接触角为 １６０． ７°、滚动角为 ４°的超疏水自清洁表面；采用电化学刻蚀 －沸水 浸泡的方法处理后的 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料表面布满了纳米级线状 结构，而随着刻蚀 时 间 的 增 加，表 面 的 纳 米 级 线 状 结 构 更 加 密 集，制得水接触角为 １６１．２°、滚动角为 ２°，油接触角为 １５５°的超 疏水 －超疏油表面；与纯铝相比较，使用 ＳｉＣ／Ａｌ复合材料更容 易制备出具有超疏水 －超疏油的表面，而且所制备的表面具有 更好的耐热冲击能力。
超疏水 －超疏油表面的制备一直备受国内外研究者的广 泛关注，其制备方 法 有 很 多，人 工 制 备 该 表 面 的 关 键 是 构 建 合 适的表面几何形状，即表面粗糙度。本文将介绍超疏水 －超疏 油表面的研究进展。
Ｔｓｕｊｉｉ等［１－２］首先报 道 了 超 疏 油 表 面 的 制 备 方 法，他 们 通 过阳极氧化对金属铝表面进行电化学处理，以获得具有分形结 构的氧化铝粗糙 表 面，然 后 在 表 面 上 对 其 进 行 改 性，用 正 氟 烷 基磷酸酯进行修饰，制得与植物油的接触角约为 １５０°的超疏油 表面，油滴在表面 上 很 容 易 滚 动 而 没 有 任 何 黏 附；该 表 面 与 水 的接触角约为 １６０°，使其又具有超疏水性。宋金龙等［３］在铝基 底上通过电化学和化学加工技术制备出了具有超疏水 －超疏 油的表面，经过电化学和化学处理后的铝基底表面是由微米级 的矩形凸台铝结构和纳米级的针状氧化铝结构组成，使该表面 具有微纳米复合结构；该样品表面在氟化处理之前具有超亲水 －超亲油性，而通 过 氟 化 处 理 后，水、甘 油、花 生 油 和 十 六 烷 在 样品表面的接触角分别为 １６６６°、１６４７°、１６０１°和 １５７．７°，滚 动角分别为 ２．０°、２．０°、４．０°和 ３．５°，使该表面具有超疏水 －超 疏油性；其中，微纳米粗糙结构的制备和表面能的降低，是该铝 样品表面获得超疏水 －超疏油性的必要条件。Ｘｉ等［４］通过电 化学沉积法在 Ｃｕ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ和 Ｓｎ基底上分别制备了超疏水
制备超疏水表面的研究进展_张弦
第 24卷第 5期
张 弦等: 制备超疏水表面的研究进展
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化形成不同结构形态和性能的膜。 Erbil等 [ 10, 11] 改进此方法, 以等规 聚丙烯为成膜物质, 溶解于 良溶剂 ( 对二甲苯 ), 然后往溶液中 添加沉淀剂 (甲基乙基酮、环己酮、异丙醇 ), 选择合适的成膜 温度, 调控成膜过程 中的结晶速率, 得到具有多 孔结构的类凝胶聚合物, 如图 1 所示, 其与水的 接触角可达 160b。采用类似方法, 亦可制备低密 度聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚 苯乙烯等超疏水薄膜 [ 12 ~ 17 ] 。
# 80#
材料开发与应用
2009年 10月
文章编号: 1003-1545( 2009) 05-0080-06
制备超疏水表面的研究进展
张 弦 1, 林松柏2, 李云龙 2, 柯爱茹2, 黄铂扬 1
2021; 2. 黎明职业大学轻纺 工程系, 福建 泉州 362000)
传统超疏水表面的制备一般采用两种方法: 一种是在粗糙表面修饰低表面能的物质; 另一种 是在疏水性表面构建粗糙结构。关于超疏水粗 糙表面的研制方法总结起来, 主要有相分离法、 模板法、溶胶 - 凝胶法、电纺法、刻蚀法、拉伸法、 腐蚀法、自组 装、化 学气相沉 积及其他 方法 [ 3] 。 但是由于人造超疏水表面的研究时间不长, 许多 方法存在成本高、工 艺复杂、仪器昂贵等诸多缺 点, 并不适用于大规模生产。在此介绍几种制备 超疏水表面的简单方法。
采用不同的有机硅前躯体水解均可制备疏 水性的有机 无机杂 化材料。以 TEOS、MTM S等 有机硅化合物为前躯体, 以乙醇或甲醇为溶剂, 以无机物盐酸、草酸、氨水等为酸碱催化剂, 采用 酸碱催化或两步催化, 形成具有一定孔隙结构的 粗糙表面的杂化材料。 R ao 等 [ 34 ] 以甲基三甲氧 基硅烷 ( MTM S) 为前驱体, 在甲醇溶液中, 氨水为 催化剂, 通过超临界 干燥法制备硅气凝胶, 最大 接触角达 173b。 Shang等 [ 35] 通过溶胶凝胶法, 将 几种有机硅涂于载玻片, 并用氟硅烷修饰, 发现 四乙氧基硅烷作为前驱体得到的膜, 不但具有超 疏水性, 还能提高载 玻片的透光率, 降低光的反 射率。 3. 2 体系分离
仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇
仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究共3篇仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究1仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究随着现代科技的不断进步，仿生学作为一种新兴的研究方向，受到了越来越多的关注。
仿生学是通过对生物体的形态、功能、行为等特征进行研究，来设计新材料、新装置或新系统的一门学科。
仿生学不仅能够解决科学技术方面的问题，还能为环境保护、工业生产等多个领域提供技术支持。
其中，仿生超疏水功能表面的制备及其性能研究是当前研究的热点之一。
超疏水材料具有抗粘附、自清洁和抗腐蚀等优异的性能，对于液体的微纳级传输和分离具有重要应用价值。
如何设计制备具有超疏水性能的表面材料，一直是材料科学领域的难题。
仿生学为这个难题的解决提供了思路。
仿生超疏水功能表面是通过生物表面的微观结构和化学组成，来制备超疏水材料的表面。
例如，以荷叶表面为模板，制备出仿生超疏水表面就是目前的研究热点。
制备仿生超疏水功能表面主要分为两步，即基础表面处理与微观结构化制备。
其中，基础表面处理主要是对基础表面材料进行改性，以便于制备出具有微观结构的超疏水表面。
微观结构化制备则是通过对表面的化学和物理过程进行控制，来制备出具有各种不同形貌和大小的微观结构，从而实现超疏水的性能。
制备出仿生超疏水功能表面后，需要对其性能进行表征和应用研究。
其中，表征方法主要包括接触角测试、接触角滞后测试、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等。
应用研究方面，仿生超疏水功能表面已经应用于防水、防腐、油水分离、普通自清洁等多个领域。
虽然仿生超疏水功能表面的研究有了重要进展，但在复杂环境中应用时仍面临着挑战和不足。
例如，在高湿度环境下，仿生超疏水表面易出现气体泡沫覆盖导致超疏水性能下降。
此外，仿生超疏水表面的制备成本较高，难以大规模应用。
因此，未来的研究需要解决这些问题，以便更好地推广和应用仿生超疏水功能表面。
综上所述，仿生超疏水表面是一种新型的材料表面，具有重要应用价值。
超疏水表面涂层制备技术的研究进展_王英
1 引 言植物叶表面的自清洁效果引起了人们的兴趣，这种自清洁性质以荷叶为代表，因此称为“荷叶效应”。
德国生物学家Barthlott[1]在1997年通过对近300种植物叶的结构进行研究，认为这种自清洁的特征是由粗糙的表面和表面存在的疏水的蜡状物质共同引起的。
中科院研究小组[2]研究发现，在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米-纳米相复合的阶层结构是引起超疏水表面的根本原因；并通过试验证明[3]，单纯的微米或纳米结构虽然可以使表面产生超疏水性，但水滴在表面上不易滚动。
通过大量的研究发现，固体表面浸润性由以下2个因素共同决定：①表面化学组成；②表面粗糙度。
超疏水表面可以通过2种方法制得：①利用低表面能材料来构建粗糙结构；②在粗糙表面上修饰低表面能物质。
荷叶表面微观结构能够自清洁的这一发现为人工构筑超疏水表面提供了灵感。
2 超疏水表面制备技术随着人们对超疏水表面的深入研究，许多制备方法不断涌现，目前，已经有多种方法可以人工制备超疏水表面，比如以天然动植物超疏水表面作为模板，用聚合物在其表面固化或用光刻印的方法将模板的表面形貌信息转移到复制物的表；用化学沉积（气相沉积、电化学沉积或逐层沉积）的方法在基材表面形成超疏水薄膜表面；或采用静电纺丝的方法形成纤维状微纳米尺度粗糙表面等等。
2.1 等离子体处理技术利用等离子体对普通材料或含氟的低表面能物质进行表面粗糙化处理来制备超疏水表面的方法称为等离子体法。
Lacroix等[4]通过简单的等离子体聚合与等离子体刻蚀技术在硅基底上制得了粗糙的结构，经过进一步氟化物修饰表面后，表面呈现出超疏水的特性，水滴与表面的接触角接近180°。
Khorasani等[5]在室温环境下利用CO2脉冲激光处理聚二甲基硅氧烷，使其表面产生多孔结构，测得其表面与水的接触角高达175°。
这种技术处理表面是获得粗糙结构的有效方法，其优点是选择性高、快速等，但是存在的局限是成本高并且不利于大面积超疏水表面的制备。
超疏水表面的制备 结构与性能研究
3、抗腐蚀性能：通过浸泡实验和电化学测试，评估制备的超疏水金属表面在 腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
五、结果与讨论实验结果表明
六、结论本次演示研究了仿生超 疏水金属表面的制备工艺和性能 测量方法
展望未来，超疏水表面在各个领域的应用前景仍然广阔。本次演示的研究成果 对实际应用具有一定的指导意义，但仍需从以下方面进行深入研究：1）优化 制备工艺，提高超疏水表面的批量生产能力；2）研究超疏水表面的抗生物污 损性能，拓展其在生物医学领域的应用；3）探究超疏水表面在其他极端环境 （如高温、低温、强辐射等）下的稳定性和耐久性。
参考内容二
摘要：本次演示旨在研究仿生超疏水金属表面的制备工艺和性能测量方法。首 先，本次演示介绍了超疏水表面的相关理论和知识，为后续制备和性能研究提 供理论基础。接着，本次演示详细阐述了仿生超疏水金属表面的制备工艺和方 法，包括表面微结构加工、低表面能物质修饰等关键环节。
最后，本次演示介绍了性能测量方法，对制备出的仿生超疏水金属表面进行了 水滴接触角、耐久性和抗腐蚀性能等指标的测量和分析。实验结果表明，所制 备的仿生超疏水金属表面具有优异的水滴接触角、耐久性和抗腐蚀性能。
3、表面修饰法：采用表面修饰法将低表面能物质与金属表面牢固结合，提高 其耐久性和稳定性。
四、性能测量方法为评估仿生超 疏水金属表面的性能，本次演示 采用以下方法进行测量：
1、水滴接触角：通过静态接触角测量仪测量水滴在表面上的接触角，评估其 疏水性能。
2、耐久性：通过摩擦实验和热稳定性实验，考察制备的超疏水表面在不同条 件下的耐久性和稳定性。
2、低表面能物质：低表面能物质如氟化物或硅氧烷可以显著降低表面的水滴 滚动阻力。通过选择合适的低表面能物质和制备工艺，可以获得具有优异超疏 水性能的表面。
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一、超疏水表面的原理和特性超疏水表面是指表面上具有极高的接触角，通常大于150°，同时具有极低的滚动角，通常小于10°的一类特殊表面。
这种表面具有“莲叶效应”，水滴在其表面上会形成近似球形的形态，因此也被称为“莲叶效应”表面。
超疏水表面的主要特性包括低表面能、微纳结构和化学成分复杂等。
超疏水表面在许多领域具有广泛的应用前景，例如自清洁表面、防冰、防腐、微液滴传输等。
1. 硅基超疏水表面制备技术硅基超疏水表面制备技术主要是利用硅基材料的化学特性和微纳米结构来实现超疏水。
常用的制备方法包括溅射沉积、刻蚀和溶胶-凝胶法等。
通过这些方法可以在硅基材料表面构筑微纳米结构，从而实现超疏水表面的制备。
硅基超疏水表面具有良好的化学稳定性和机械稳定性，在自清洁、防腐蚀、防水和油、污染物阻隔等方面具有广泛的应用前景。
目前，超疏水表面制备技术已经取得了一系列成果，但仍然存在一些问题和挑战需要解决。
在制备过程中需要考虑表面微纳米结构的稳定性和耐久性，尤其是在复杂的环境条件下，这对制备技术的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
超疏水表面的制备成本较高，需要考虑降低制备成本和提高制备效率的问题。
超疏水表面的应用领域和范围还需要进一步拓展和完善，需要更多的交叉学科和跨领域的合作研究。
超疏水表面的环境友好性和可持续性也需要引起足够的重视，需要考虑如何降低对环境的影响和提高资源的利用率。
超疏水表面是一个具有很高应用潜力的研究领域，随着材料科学、表面科学和纳米科技等领域的不断发展，相信超疏水表面制备技术会迎来更大的突破和进展，为人类社会的可持续发展和进步做出更大的贡献。
希望通过本文对超疏水表面仿生原型制备技术的研究分析，能够为相关领域的研究者和工程师提供一定的参考和帮助，推动超疏水表面制备技术的进一步发展和应用。
超疏水材料的制备与表面性能研究
超疏水材料的制备与表面性能研究近年来，超疏水材料的研究与应用引起了广泛的关注。
超疏水材料是一种具有特殊表面结构的材料，其能表现出极高的疏水性，使水滴在其表面上呈现出珠滚花落的效果，同时还具有自清洁、耐腐蚀等优异的特性。
本文将从超疏水材料的制备和表面性能两个方面进行探讨。
一、超疏水材料的制备过程超疏水材料的制备主要依赖于表面结构的设计与调控。
在制备过程中，常用的方法包括化学法和物理法两种。
化学法制备超疏水材料主要采用溶液沉积、聚合和电化学方法。
其中，溶液沉积法是最常用的方法之一。
通过将含有超疏水材料前驱体的溶液滴于基底表面，经过烘干和固化处理后，形成呈现出特殊表面结构的超疏水材料。
聚合法则是通过聚合反应在基底表面生成超疏水材料。
而电化学方法则是在电解液中通过电极反应形成超疏水材料的表面结构。
物理法制备超疏水材料则主要包括模板法和激光刻蚀法。
在模板法中，首先制备模板，并将其与材料基底相结合，通过复制模板的方式获得超疏水材料。
激光刻蚀法则是通过使用精细的激光刻蚀技术在材料表面上形成特定结构，从而实现超疏水性能。
二、超疏水材料的表面性能研究超疏水材料的表面性能主要通过接触角来进行评价。
接触角是指液滴与超疏水材料表面发生接触时液滴与材料之间的角度。
一般来说，超疏水材料的接触角应当大于150度。
超疏水材料的表面性能研究除了接触角外，还包括耐沉积、耐剪切和自清洁性等方面。
耐沉积性是指液滴在超疏水材料表面上难以形成稳定的液体膜，从而防止杂质的沉积。
这一性能可应用于防止腐蚀和尘埃积聚。
耐剪切性是指液体在超疏水材料表面上具有较高的滚动角动量，使得液滴在受到外力时能够迅速滑落，从而减少液滴与材料的接触面积，降低其黏附性。
这一性能可应用于防止冰、水、油等液体的黏附。
自清洁性是指超疏水材料表面由于其特殊结构，使得水滴在表面上滚动时能够带走附着在其上的尘埃和污染物，实现自动清洁效果。
以上三个方面的性能对于超疏水材料的应用具有重要意义，从而在多个领域中得到广泛的运用。
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。
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。
铜基超疏水表面的制备及性能研究
铜基超疏水表面的制备及性能研究铜基超疏水表面的制备及性能研究近年来，超疏水表面材料的研究引起了学术界的广泛关注。
超疏水表面具有出色的自清洁、抗污染和自润湿性能，对于解决一些与表面接触相关的问题具有重要意义。
在这些超疏水表面材料中，铜基超疏水表面因其良好的导电性、耐蚀性以及可大规模制备的优势而备受瞩目。
铜基超疏水表面的制备涉及到两个核心步骤：表面微纳结构构建和表面疏水化处理。
在表面微纳结构构建方面，常采用物理方法和化学方法。
物理方法例如光刻技术和刻蚀技术，化学方法则包括电镀、溶剂热处理等。
这些方法能够在铜基材料表面构建微纳米级的特殊结构，例如纳米柱、纳米凸点等。
这些微结构可以增加表面积，形成空气封闭的微观结构，从而降低液体与表面接触的接触面积，提高材料的疏水性能。
在表面疏水化处理方面，主要是通过改变表面化学组成或施加功能涂层来实现。
最常见的方法是利用自组装单分子膜(SAMs)和聚合物涂层。
SAMs的形成可以通过将含有有机硅化合物的溶液稀释涂覆在铜基材料表面，然后进行烘干和退火处理。
经过修饰后的表面会具有较高的亲水性，从而形成超疏水性。
而聚合物涂层则是通过在表面进行聚合反应，形成一层致密的聚合物膜。
这种膜可以提供更好的物理屏障，使铜基材料具有疏水性。
除了表面结构和化学组成的改变，外界环境的调控也会对铜基超疏水表面起到重要影响。
例如改变液体的表面张力，可以通过在液体中加入表面活性剂或者调控溶液浓度来实现。
同时，温度和光照条件也会对铜基超疏水表面的疏水性能产生影响。
在低温和光照条件下，表面微观结构更容易引起液滴在表面上的滚动，提高超疏水性能。
铜基超疏水表面的研究不仅限于材料制备，还包括性能研究。
其中，超疏水性能的评估是研究的关键。
主要评估指标包括接触角和接触角滚动角等。
接触角是液滴与表面接触的角度，接触角滚动角是指在倾斜表面上液滴的转动角度。
较高的接触角和接触角滚动角值表明材料具有较好的超疏水性能。
铜基超疏水表面在许多领域的应用潜力巨大。
超疏水表面材料的制备与润湿性能研究
超疏水表面材料的制备与润湿性能研究近年来，随着科技的不断发展，人们对材料特性的研究也越来越深入。
超疏水表面材料作为一种具有特殊润湿性能的材料，在油水分离、液体滴落等领域展现出巨大的潜力。
本文将介绍超疏水表面材料的制备方法以及润湿性能的研究。
一、超疏水表面材料的制备超疏水表面材料的制备可以采用物理与化学方法相结合的方式。
其中，常见的物理方法包括微纳加工技术和自组装技术。
微纳加工技术通过利用光刻、电子束曝光等手段，在材料表面形成微米或纳米级别的结构，从而实现超疏水性。
而自组装技术则利用分子间的相互作用，在表面构建特殊结构，达到超疏水效果。
化学方法主要是通过特定的化学反应或表面修饰来制备超疏水表面材料。
例如，利用化学反应在材料表面修饰纳米颗粒，可以实现一种具有微观结构的超疏水表面。
而利用化学反应或热处理改变材料表面的能量状况，则可从能学角度调控材料的润湿性能。
二、超疏水表面材料的润湿性能研究超疏水表面材料的润湿性能研究主要包括接触角测量和液滴形状分析两种方法。
接触角测量是一种常见的液滴测量方法，通过测量液滴与材料表面的接触角来评估润湿性能。
一般情况下，超疏水表面的接触角大于150度，而超疏水材料则可以达到接近180度的极值。
液滴形状分析则是通过对液滴形状的测量和分析，得到液滴在不同表面的接触角和液滴的挺立高度等参数。
通过这些参数，可以进一步了解超疏水表面材料的润湿性能和持久性。
除了润湿性能的基本研究外，人们还在探索超疏水表面材料在实际应用中的潜在价值。
例如，超疏水表面材料在油水分离技术中的应用已经取得了一定的突破。
在这种应用中，超疏水材料可以将油滴分离出水中，从而实现高效的油水分离。
此外，超疏水表面材料在液体滴落方面的研究也引起了广泛关注。
通过控制液滴在超疏水材料表面的行为，可以实现液体的滴吸和微液滴的收集，为微流控和微胶囊制备等领域提供了新的解决方案。
总结起来，超疏水表面材料的制备与润湿性能研究是当前材料领域研究的热点之一。
镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展
第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·1·专题——超疏水涂层及其应用镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展王华，刘艳艳（大连理工大学 化工学院，辽宁 大连 116024）摘要：镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料，但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。
对镁合金表面进行超疏水处理，能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。
当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时，该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层，减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积，从而降低腐蚀速度。
超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。
可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面，详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法，包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。
超疏水表面一旦受到机械损伤，微纳米结构无法满足条件，超疏水表面的“气垫效应”消失，腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触，因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。
通过制备复合涂层，提高下层微纳米结构的自愈合性能，上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。
综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法，并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。
关键词：镁合金；表面处理；自愈合涂层；超疏水涂层；耐蚀性中图分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0001-22DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.001Research Progress in the Preparation of Anti-corrosionSuperhydrophobic Coatings on Magnesium AlloysWANG Hua, LIU Yan-yan(School of Chemical Engineering, Dalian University of Technology, Liaoning Dalian 116024, China)ABSTRACT: Magnesium alloy is a promising green engineering metal material, but its poor corrosion resistance limits its large-scale application. The corrosion resistance and service life of magnesium alloy can be improved by surface treatment. The surface protection technology of magnesium alloy includes electrochemical method (micro-arc oxidation, electrodeposition), chemical conversion method and organic coating protection method. Superhydrophobic surfaces have great application prospects in daily life, industry and agriculture because of their self-cleaning, oil-water separation, anti-icing and anti-corrosion properties. Superhydrophobic treatment of magnesium alloy surface can greatly improve the corrosion resistance of magnesium alloy. Superhydrophobic surfaces refer to surfaces with a contact angle greater than 150° and a sliding angle less than 10°. When the superhydrophobic sample is immersed in the corrosive solution, the structure will form a solid-gas-liquid interface layer in the corrosive medium, reducing the contact area between the magnesium alloy surface and the corrosive medium, thereby reducing the corrosion rate.收稿日期：2023-09-27；修订日期：2023-11-06Received：2023-09-27；Revised：2023-11-06引文格式：王华, 刘艳艳. 镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 1-22.WANG Hua, LIU Yan-yan. Research Progress in the Preparation of Anti-corrosion Superhydrophobic Coatings on Magnesium Alloys[J]. Surface·2·表面技术 2023年11月The superhydrophobic surface needs to meet the two necessary conditions of micro and nano structure and low surface energy. Superhydrophobic surface can be prepared on the surface of magnesium alloy by two-step method or one-step method.The two-step method for preparing superhydrophobic surface of magnesium alloy generally means that micro and nano structures are constructed on the alloy surface first, and then low surface energy modification is carried out. One step method means that both roughness and low surface energy can be achieved simultaneously on the surface of magnesium alloy. This paper describes in detail the methods of constructing micro and nano structures on the surface of magnesium alloy, including laser treatment, machining, chemical etching, electroless plating, electrochemical deposition, anodic oxidation, micro-arc oxidation, hydrothermal synthesis and spraying. Low surface energy materials for preparing superhydrophobic surfaces include long-chain fatty carboxylic acid, fluorosilane, Long chain alkyl silanes, polydimethylsiloxanes and polypropylene (PP), etc.Common carboxylic acids include stearic acid (SA), myristate acid (MA), lauric acid (dodecanoic acid, LA), octadecyl-phosphonic acid, perfluorocaprylic acid, oleic acid, etc. Fluorosilane include 1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltriethoxysilane (FAS), 1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltrimethoxysilane (PFDTMS), 1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane(PFOTES), Hexadecy-ltrimethoxysilane (HDTMS) , etc.However, when the superhydrophobic surface is used for anti-corrosion, once the superhydrophobic surface is damaged, the "air cushion effect" of the superhydrophobic surface will disappear, and the corrosive medium will directly contact the micro and nano structure. Therefore, in this case, it is also necessary to ensure that the constructed micro and nano rough structure hasa good protection effect on the magnesium matrix. To this end, it is necessary to develop composite coatings to improve theself-healing properties of the micro and nano structures and the corrosion resistance of the coating under the superhydrophobic surface. The synergistic effect between the superhydrophobicity of the upper coating and the good physical barrier ability of the lower coating can improve the long-term corrosion resistance of the coating. Due to the layered structure of LDH, the synergistic effect of superhydrophobic effect and chloride ion exchange performance can improve the corrosion resistance of the coating, so there are more superhydrophobic composite coatings prepared together with LDH coatings. It has been studied that the combination of micro-arc oxidation coating (PEO) and layered double hydroxide (LDH) can not only seal the micropore defects on the PEO film, but also enable the composite film to have self-healing function when loaded with corrosion inhibitors.Furthermore, surface superhydrophobic modification can greatly improve the long-term corrosion resistance of the composite coating. In this paper, the anticorrosive mechanism of superhydrophobic surface is introduced, and the method of preparing superhydrophobic surface with good corrosion resistance on magnesium alloy is reviewed. The research direction of superhydrophobic surface protection technology for magnesium alloys is also prospected.KEY WORDS: magnesium alloy; surface treatment; self-healing coating; superhydrophobic coating; corrosion resistance镁合金由于其密度低，吸振性、电磁屏蔽和可加工性优良，作为有发展前途的绿色工程金属材料，在汽车、航天、计算机、电子工业等有广泛应用[1-3]。
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。
超疏水材料的设计与制备研究
超疏水材料的设计与制备研究近年来，超疏水材料在科学界引起了广泛的关注和研究。
它们具有极高的疏水性能，可以在接触水面时实现水珠自动翻滚，起到了防污、自洁、抗菌等多种功能。
本文将探讨超疏水材料的设计与制备研究，介绍它们的应用前景和潜在难题。
一、疏水性原理超疏水材料之所以具有疏水性能，是因为它们在表面上形成了高度结构化的微观纳米结构。
这些结构使得超疏水材料表面的接触角远远大于90度，导致水滴无法在其上附着，形成水珠自动翻滚的现象。
这些微观结构的形成与材料表面的化学成分和物理结构密切相关。
二、超疏水材料的设计与制备超疏水材料的设计与制备需要从两个方面进行考虑：表面微观结构和化学成分。
在表面微观结构方面，研究者通常采用自组装技术、模板法、刻蚀技术等方法来制备复杂的纳米结构。
而在化学成分方面，通过选择具有低表面能的材料和在表面添加化学改性剂等手段来实现疏水性能。
这些设计与制备方法相互结合，才能够实现超疏水材料的高效制备。
三、超疏水材料的应用前景超疏水材料的应用前景十分广阔。
在实际应用中，它们可以用于防水涂层、自洁表面、油水分离等方面。
比如，在建筑材料中，超疏水涂层可以有效防止水渗透，提高建筑材料的耐久性；在纺织材料中，超疏水纤维可以避免污渍的附着，实现自洁效果；在环境保护中，超疏水材料可以用于油水分离，实现高效的废水处理。
这些应用前景表明了超疏水材料在多个领域中的巨大潜力。
四、超疏水材料研究中的挑战尽管超疏水材料在科学界引起了广泛关注和研究，但在实际应用中仍然面临一些挑战。
首先，超疏水材料的制备过程较为复杂，需要耗费大量的时间和设备。
其次，超疏水材料的耐久性有待提高，长时间的使用会导致微观结构的破坏。
此外，超疏水材料的制备还面临环保问题，如对环境的污染和资源的浪费。
因此，未来研究需要解决这些问题，进一步提升超疏水材料的应用性能。
五、结语随着科学技术的不断发展，超疏水材料的设计与制备研究也在不断取得突破。
它们的应用前景广阔，可以在多个领域中发挥积极作用。
超疏水材料的制备及其表面性能研究
超疏水材料的制备及其表面性能研究超疏水材料是一种具有极高液滴接触角的材料，其表面性能使其在许多领域具有重要应用前景。
制备超疏水材料的方法繁多，从物理和化学两个角度出发，可以实现对材料表面的改良。
本文将介绍超疏水材料的制备方法以及其表面性能的研究。
超疏水材料的制备方式多种多样，其中最常见的一种是表面微纳结构化方法。
通过在材料表面形成微米或纳米级别的结构，可以使材料表面的粗糙度增加，从而增加了液滴在材料表面上的接触角。
常见的微纳结构包括柱形、蓬松状、线状等。
例如，通过在聚合物表面电子束辐照或激光刻蚀，可以制备出微米级别的柱状结构，使聚合物表面具有超疏水性。
除了表面微纳结构化方法外，还可以通过表面化学方法来制备超疏水材料。
这种方法主要是通过改变表面的化学性质来实现的。
例如，将材料表面进行表面修饰，使其表面具有亲水性或疏水性。
另一种方法是通过在材料表面沉积一层特殊化学剂，形成疏水层，从而实现超疏水性。
这些化学剂通常是疏水性的有机物。
例如，将玻璃表面浸泡在含有有机硅化合物的溶液中，可形成一层无定形的氟碳链结构，使玻璃表面具有超疏水性。
除了超疏水材料的制备方法外，对其表面性能的研究也是必不可少的。
在超疏水材料表面的液滴接触角方面，研究者通常关注两个参数：液滴接触角和液滴滑移角。
液滴接触角是指液滴在材料表面上的接触角度，接触角越大表示材料表面越具有超疏水性。
液滴滑移角是指液滴从材料表面滑自由滑落的角度，滑移角越小表示材料表面对液滴滑落具有较好的抗粘性能。
研究这些参数可以更好地理解超疏水材料的表面性能，从而为其在实际应用中的推广提供有力的依据。
超疏水材料在很多领域有着广泛应用的前景。
在航空航天领域，超疏水材料可以应用于飞机表面，减少空气阻力，提高飞行效率。
在建筑工程中，超疏水材料可以应用于玻璃窗、屋顶等部位，使其具有自洁功能，减少清洗维护成本。
此外，超疏水材料还可以应用于医学领域、环境保护领域、能源和化学领域等。
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。
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。
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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 ：０ ４ 文献标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０５ ０ ５ （０ １ １ ０ ５ ６７ ２４— １０ ２ １ ） —１７—
ｌｔ ｎ ｈｐ ｗｅｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆｓ ｒａ ｅ ｒｕ ｈ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｏ ｔｃ ｎ ｌ ｓ ｄｓ ｕ ｓｄ． ｕ ｅｈ ｄ ｏ ａ ｉ ｓ ｉ ｒ ｎｒｄ ｃ ｄ， ｎ ｈ ｎ ｌ ｎ ｅｏ ｕ ｆ ｃ ｏ ｇ ｃ ｏｔｕ ｔｒ ｎ ｃ ｎａ ｔａ ｇｅ ｗａ ｉｃ ｓｅ Ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ— ｏ ｕ
低表 面能物质 聚二 甲基硅氧烷 （ Ｄ ）具有 良 Ｐ ＭＳ 好的稳定性 和疏水性能 ，常被作为制备超疏水表面的 材料 。Ｇｖｎ ｈ 等 利用 酸化处 理得 到粗糙的 Ｐ ＭＳ ｉ ｃｙ ｅ Ｄ 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 （０ ８０９ ． ２０Ｓ２ ）
收稿 日期 ：２ １ ０ ２ ０ ０— 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
２１ ０ １年第 １ 期
李
杰等 ：超疏水表面制备技术的研究进 展
１９ ０
板 ，从而使沉积形成的 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ表面具有典 型的荷 叶乳
突状 粗 糙 结 构 ，之 后 再 将 其 浸 润 到 不 同 的 溶 液 （８ 的浓硫 酸 、５ｍ ｌＬ氢 氧 化钠 、对 二 甲苯 和 四 ９％ ｏ ／ 氢呋喃） 中分 别进行 固化 处 理 ，研 究表 明此法制 备
Ａｂｔａ ｔＳ ｐ ｒ ｙ ｒｐ ｏ ｉ ｕ ｆｃ ｔ ｏ ・ ｔ ｎ ｎ ｅ －ｌａ ｉｇ ｐ ｏ ｅｔｅ ａ ｅ ａ ｏ ｓｄ ｇｅ ｔｉｔｒｓ ｗｉｇ ｔ ｓｒ ｃ ： ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｓ ｒａ ｅｗｉｈ ｎ ｎ ｗｅｔ ｇ ａ ｄ ｓ ｒ ｃｅ ｎｎ ｒｐ ｒｉｓ ｈ ｖ ｒ ｕ ｅ ｒ ａ ｎ ｅｅ ｔｏ ｎ ｏ ｉ ｆ
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（ ｅａｔ ｅｔ ｆ ｃａｉ ｌ ｎｉ ｅｉ ， ａ ａ ａ ｔ ｅＵ ｉ ｒｔ， ａａ ｉ ｎｎ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ Ｍｅｈｎｃ ｇ ｅｒ ｇ Ｄ ｉ Ｍ ｒｉ ｎ ｅｓｙＤ ｉ Ｌａ ｉｇ１６２ ，ｈｎ ） ｍ ａＥ ｎ ｎ ｌ ｎ ｉ ｍ ｖ ｉ ｌ ｎ ｏ
状结构的透明玻 璃基底 ，经 Ｆ Ｔ Ｏ Ｓ自组装分 子膜 沉积 后形成透明的超疏水表 面。Ｓｒａ 等 利用 Ｐ Ｆ ａｋｒ Ｔ Ｅ修
性 。Ｌ 等 利用紫外 照射构造 出含 氟三嵌段 叠氮 共 ｉ 聚物 的织 物 状 表 面 结 构 ，研 究 表 明其 接 触 角 可 达 １５ ，且具有 自清洁能力和很好 的化学稳定性。 ５。
２ ３ 其 他 材 料 ．
沉积法是一种简单 、高效 、廉 价且不受基底形状 限制的制备粗 糙结构 的有效方法 ，近年来在材料学和 其他领域获得 了广泛应 用。Ｃｉ ｒ ｋ等 利用化学气相 ｃ 沉积技术实现对商用 树脂 的 ３种 聚合物 薄膜的构建 ， 通过在不 同温度下的 ３种基底上用气溶胶辅助沉积过 程制备 出具有疏水和超疏水 表面 ，其最大接触角可以 达到 １０ 。Ｇ ｐ 等 利用 脉冲电沉积技术在具有分 ７ 。 ｕｔ ａ 级粗糙度结构的硅表 面上制备 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ薄膜 ，测 得其接 触角可 以达到 １６ 。Ｓｒａ 等 利用 等 离 子增强 化 ６。 ａ ｒ ｋ 学气相沉积技术制备 出烃和氟化烃的涂 层 ，将其分别 沉积到具有微／ 纳米 多级粗 糙结构 的铝基底 和光滑硅
的试样表面均 可达 到超疏 水状 态且 具有 较强 的稳 定
等。ｗｕ 等 利用激光刻蚀技术在不锈钢表 面构造 出 具有不 同表 面微细结构的基底 ，再对基底进行表 面硅 烷化处理 ，研究表 明具 有微米／ 亚微 米多级 结构 的不 锈钢基底表面 的接触 角最 大 ，可 以达到 超疏水 。Ｌｍ ｉ 等 利用等离子刻蚀技 术制 造 出具 有表 面纳米 级塔
超 疏 水 表 面 制 备 技 术 的研 究 进展
李 杰 张 会 臣
（ 大连海事大学机械工程系 辽宁大连 １６２ ） ０ ６ １
摘 要 ：具 有非 润 湿和 自清 洁特 性 的超 疏水 表 面 由于 其广 阔 的应 用 前 景 而 引 起 人 们 的 极 大 关 注 。介 绍 超 疏 水 状 态 下 Ｗｅｚｌ Ｃｓｉ Ｂ ｘ ｒ ｎｅ 和 ａｓ —ａｔ 接触 模 型及 其 相 互关 系 ，讨 论 ２种 模 型下 表 面微 细 结构 对 接 触 角 的影 响 。从 构造 表 面微 细结 ｅ ｅ ２种
超 疏 水表 面是 指 基 底 材 料 对 水 的静 态 接触 角 （ 即接触角 ）大于 １０ 的表面 ，如 自然界 中广泛存在 ５。 的蜻蜓翅膀 、水黾的腿 、莲属科 叶面 等 ，它们 均具有超疏 水性 和 自清 洁能力 。大量 的研 究报 道表 明，此类超疏 水表 面是 由具 有微／ 纳米 多级粗糙 表 面
具有超疏水性的材料对加深材料特性认识 、扩展材料 应用范围及 提高材料应用性能都具有重要的意义。
接触角大小是衡量 固体 表面疏 水性 的重要标准 。
对超疏水表面的理论分析 与研究主要是从表面粗糙结 构与接触角之间的关 系为出发点 的。液滴在固体表面 上处于稳态时 ，其接触角是 固液 、固气 、液气界面上 的表面张力 相互 作用 的结 果 ，此 时系统 能量 之和 最
ｃ ｔ ｎ ｗａ ｕ ａｉ ｓｓ ｍｍａｉｅ ａ ｄ ｔ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｓ ｐ ｒ ｙ ｒｐ ｏ ｉ ｕｆｃ ｓｐ ｏ ｐ ｃｅ ． ｏ ｒｚ ｄ， ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂｃ ｓ ｒａ ｅｗａ ｒ ｓ ｅ ｔｄ Ｋｅｗｏ ｄ ：ｕ ｅｈ ｄ ｏ ｈ ｂｃ； ｏ ｔｃ ｎ ｌ ；ｏ ｕ ａ ｅ ｅ ｅ ｇ ｔｒａｓ ｒ ｕ ｈ ｍｉｒｓｒ ｃｕ ｅ ｙ ｒ ｓ ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｃ ｎ ａ ｔａ ｇｅ ｌｗ Ｓ ｒ ｃ ｎ ｒ ｍａｅ ｌ ；ｏ ｇ ｃｏ ｔｕ ｔｒ ｆ ｙ ｉ
２１ ０ １年 １ 月
润 滑 与 密封
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Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ １３ ． 来自第３ ６卷 第 １ 期
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １０ ２ １ ． １ ０ ８ Ｏ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ １Ｏ ． ２ ｓ
备超疏水表面的技术不断被报道 。目前制备超疏水表 面的技术可 以分成两 大类 ：一是 在低表 面能物 质 上构建微细结构 ；二是利用低表面能物质 修饰具有微 细结构的表 面。本文作者介绍了超疏水状态下 的接触 模 型和超疏水表 面的构建方法 ，并对超疏水表面的研
究 进 行 了展 望 。 １ 超 疏 水 表 面 的 接 触模 型
３２ ． 沉 积 法
表面 ，其接触角可达 １０ 。Ｂ ｒａ 等 利用等 离子 ６ 。 ａｂｒ ａ 技术加工 Ｐ Ｍ Ｄ Ｓ表 面 ，使其成为 具有微／ 米多 级结 纳
构 的粗糙表面 ，可得 到接 触 角达到 １０ 的超 疏水 表 ７。 面。ｘ ｕ等 利用聚 甲基丙 烯酸 甲酯 （ ＭＭ Ｐ Ａ）与银 硫醇的混合物喷射沉积在玻璃基底上 ，使沉积层具有 多级粗糙度 的表面微细结构 ，从而制备 出具有 超疏水 性的表面 ，研究表明 ，该混合物制备 的表面疏水性远 大于由 Ｐ Ａ单独制 备得到 的表 面 ，且此 种方 法制 ＭＭ 备的超疏水材料具有 吸收紫外线的作用。
ｐ ｏ ｉ ｕ ｆ ｃ ｒ ｐ ｒｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｂ ｕ ａ ｅ ｒｕ ｈ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｐ ｅ ａａ ｉｎ ａ ｄ ｌｗ ｓ ｒａ ｅ ｅ ｅｇ ｔｒａ ｄｆ ｈ ｂｃ ｓ ｒａ ｅ ｐｅ ａａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｙ ｓ ｒ ｃ ｏ ｇ ｃ ｏｔｎ ｔ ｒ ｒｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｕ ｃ ｎ ｒ ｍａｅ ｌｍｏ ｉ — ｆ ｏ ｆ ｙ ｉ ｉ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｕ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈｏ ｉ ｕ ｆ ｃ ｅ ａ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｓ ｐ ｒ ｙ ｒ ｐ ｂ ｃ Ｓ ｒ ａ ｅ Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
Ｌ ｉ Ｚ ａ ｇ Ｈｕｃ ｅ ｉ ｅ ｄ ｈ ｎ ｉｈ ｎ
结构结合某种低 表面能物质 （ 如蜡质 晶体 ）构成 的， 其具有 较小 的滚动接触角和 自清洁效果 。 。超疏水 表面所 具有 的非润湿 和 自清洁特性使其 可以广泛地应 用在人类 的 日常生活与工农业生产中。例如 ，将此类 表面应用在微／ 纳米机械 电子系统 中可 以有 效地改 善 其抗黏着特性 。 ；微流体系统中的超疏水表 面可以 有效地减少流体阻力 ，提 高微 流体系统工作 的可 靠性 。此外 ，超疏 水表 面在农 业 除草剂 、 自清洁 材料… 等诸多方 面均有 应用 。因此 ，研 究 和开发
基底上 ，结果 表明 ，粗糙铝基底 上的接触角远大于光 滑硅基底上 的接触角 ，且达到超疏水 。
３ ３ 电 纺技 术 ．
２ ２ 有机硅烷树脂及聚合物 ．