超疏水表面的制备方法_石璞
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。
超疏水表面的制备方法
功 能 高 分 子 学 报Journal of Fu nctional Polym ers Vol.21No.22008年6月收稿日期:2008-03-10基金项目:国家自然科学基金(10672197)作者简介:石 璞(1976-),男,安徽安庆人,讲师,在读博士,研究方向:生物医学材料。
E -m ail:s hipu1976@通讯联系人:陈 洪,E -mail:ch enh ong cs@综 述超疏水表面的制备方法石 璞1,3, 陈 洪2, 龚惠青3, 袁志庆1, 李福枝3, 刘跃军3(1.中南大学粉末冶金研究所,长沙410083; 2.中南林业科技大学,长沙410004;3.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南株洲412008)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。
其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点。
介绍和评述超疏水表面的制备方法,对该领域的发展方向进行了展望。
关键词: 超疏水;表面;制备方法中图分类号: O647 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2008)02-0230-07Methods to Prepare Superhydrophobic SurfaceSH I Pu 1,3, CH EN H ong 2, GONG H u-i qing 3, YUAN Zh-i qing 1, LI Fu -zhi 3, LIU Yue -jun 3(1.Institute o f Pow der M etallurgy ,Central South U niv ersity ,Chang sha 410083,China;2.Central South University of Forestry and Technology ,Changsha 410004,China;3.Key Laboratory ofNew Material and Technology for Package,Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,Hunan,China)Abstract: Superhydr ophobic m aterials have received tremendous attention in recent year s because of its special proper ties such as w ater -proof,ant-i po llution,reduction resistance o f flow ing liquid,etc.It beco mes ho tspo t research in functional m aterial field,and the preparation m ethods to acquir e excellent superhydropho bic surface are key to the r esearch.Repr esentative articles in r ecent years about prepar ation methods are review ed in this article.T he prospect of dev elo pments is proposed.Key words: super hy drophobic;surface;preparation methods自从Onda 等[1]1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来,超疏水表面引起了研究人员的广泛兴趣。
超疏水涂层的制备方法
超疏水涂层的制备方法超疏水涂层是一种具有特殊表面性质的涂层，能够使涂层表面具有极强的疏水性能，使液体在其表面形成高度球形滴，并迅速滚落。
超疏水涂层的制备方法有多种，下面将介绍几种常见的制备方法。
1. 化学法制备超疏水涂层化学法是制备超疏水涂层的常用方法之一。
该方法通过改变涂层表面的化学组成和结构，使其表面具有较高的疏水性。
常用的化学法包括溶液浸渍法、沉积法和化学修饰法等。
溶液浸渍法是一种简单且经济的制备超疏水涂层的方法。
该方法将含有疏水性物质的溶液浸渍到基材表面，通过溶液中的疏水性物质沉积在基材表面，形成超疏水涂层。
常用的疏水性物质有氟碳化合物、硅烷类物质等。
沉积法是将疏水性物质通过物理或化学方法沉积在基材表面，形成超疏水涂层。
常用的沉积方法有化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
通过调控沉积条件和沉积时间等参数，可以使涂层表面形成微纳米结构，从而增加涂层的疏水性能。
化学修饰法是通过化学反应改变基材表面的化学组成和结构，使其具有超疏水性。
常用的化学修饰方法有氧化、硫化、氮化等。
通过调控修饰剂的浓度、温度和反应时间等参数，可以实现对涂层表面化学性质的调控，从而获得超疏水涂层。
2. 物理法制备超疏水涂层物理法是制备超疏水涂层的另一种常用方法。
该方法通过改变涂层表面的物理结构，使其具有较高的疏水性。
常用的物理法包括模板法、溶剂挥发法和电沉积法等。
模板法是一种通过模板的作用使涂层表面形成微纳米结构，从而增加涂层的疏水性能的方法。
常用的模板材料有聚合物模板、金属模板等。
通过在模板上沉积涂层材料，然后将模板去除，可以获得具有微纳米结构的超疏水涂层。
溶剂挥发法是一种通过溶剂的挥发使涂层表面形成微纳米结构的方法。
该方法将含有聚合物材料的溶液涂覆在基材表面，然后通过溶剂的挥发，使涂层表面形成微纳米结构，从而增加涂层的疏水性能。
电沉积法是一种通过电化学反应在基材表面沉积涂层材料，使其形成超疏水涂层的方法。
通过调控电流密度、电解液成分和电沉积时间等参数，可以控制涂层的微纳米结构和化学组成，从而获得具有超疏水性的涂层。
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。
超疏水性表面的制备方法
超疏水性表面的制备方法1模板法 (1)2溶胶-凝胶法 (2)3自组装法 (3)4化学气相沉积法 (3)5蚀刻法 (4)6粒子填充法 (5)疏水涂料要达到超疏水性，必须使用特定的工艺技术来提高固体表面的粗糙度。
目前为止通过提高固体表面粗糙度来增强疏水性表面的主要方法有模板法、溶胶-凝胶法、自组装法、化学沉积法、蚀刻法等方法。
1模板法模板法是国内最为常用的制备超疏水涂膜的方法，是一种整体覆盖的表面技术。
模板法以具有粗糙结构的固体为模板，将疏水材料在特定的模板上通过挤压或涂覆后光固化等技术在粗糙固体表面成型、脱模而制得超疏水薄膜。
模板法制备超疏水性涂层具有操作简单、重复性好、纳米线径比可控等优点。
江雷等[1]以多孔氧化铝为模板，通过新的模板挤压法制备了聚丙烯腈纳米纤维。
该纤维表面在没有任何低表面能物质修饰时即具有超疏水性，与水的接触角高达173.8°。
此外，研究者还以亲水性聚合物(聚乙烯醇) 制备了超疏水性表面，打破了传统上利用疏水材料才能得到超疏水性表面的局限。
刘斌等[2]以复制了荷叶表面结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 弹性体为软模板，在模板压印条件下，利用紫外光交联预聚物固化成型，得到了具有微乳突结构的仿荷叶表面，与水的接触角达到150°以上，并在此基础上对其表面疏水性进行了优化。
研究表明，随着紫外光固化体系中单体稀释剂含量的增加，样品表面接触角先增大再减小，含量为10%左右时达到最大值；随着交联剂含量的增加，样品接触角起初保持在一定值，含量超过20%后开始减小；随着光引发剂含量的增加，样品表面接触角逐渐增大，引发剂含量大于0.7%之后保持不变；当曝光时间长于10min后，样品表面接触角保持稳定。
Shang等[3]用直径200nm、长10μm的聚碳酸酯微孔膜作模板，放在由正硅酸乙酯及甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPS) 配置好的溶胶上，利用毛细管作用将溶胶吸入微孔中，溶剂蒸发后，经500 ℃热处理去除模板，得到如图1所示均一竖直排列的纳米棒状表面。
超疏水表面涂层的制备
超疏水表面涂层的制备摘要：近年来，由于超疏水膜表面在自清洁、微流体系统和特殊分离等方面的潜在应用，超疏水性膜的研究引起了极大的关注。
本文着重介绍了超疏水表面涂层的几种制备方法，并对超疏水表面涂层的发展前景进行了展望。
关键字：超疏水、自清洁、制备方法超疏水表面已在自然界生物的长期进化中产生，许多动植物(如荷叶、水稻叶、蝉翼和水黾腿)表面具有超疏水和自清洁效果，最典型的代表是所谓的荷叶效应超疏水表面是指与水的接触角大于150°而滚动角小于10°的表面[1]。
Barthlott和Neinhuis[2]通过观察植物叶表面的微观结构，认为自清洁特征是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表面的存在蜡状物共同引起的。
江雷[3]认为荷叶表面微米结构的乳突上还存在着纳米结构，而这种纳/微米阶层结构是引起表面超疏水的根本原因。
固体表面超疏水性是由固体表面的化学成分和微观几何结构共同决定的。
由于超疏水涂层独特的表面特性和潜在的应用价值而成为功能材料领域的研究热点,，并获得越来越广泛的应用。
超疏水涂层的制备方法通常，制备超疏水表面有两种途径一种是在具有低表面能的疏水性材料表面进行表面粗糙化处理；另一种是在具有一定粗糙度的表面上修饰低表面能物质。
查找和整理前人对于超疏水薄膜的研究，整理下来超疏水薄膜的制备方法可分为6种方法[4]，分别为：气相沉淀法、相分离法、模板法及微模板印刷法、刻蚀法、粒子填充法和其他方法。
气相沉积法气相沉积法包括物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)等。
它是将各种疏水性物质通过物理或化学的方法沉积在基底表面形成膜的过程。
Julianna A等[5]通过气相沉积法，在聚丙烯膜表面沉积多孔晶状聚丙烯涂层，使聚丙烯膜呈现超疏水性，接触角达到169°，其接触角提高了42°。
他们同时对聚四氟乙烯膜进行沉积处理，接触角提高30°左右。
他们用原子力显微镜表征其表面形貌，两种膜表面都呈高低不同的各种突起，他们认为正是这种高低不同的突起使膜的疏水性增强。
超疏水表面的制备方法
超疏水表面的制备方法
超疏水表面的制备方法
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.其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点.介绍和评述超疏水表面的制备方法,对该领域的发展方向进行了展望.
作者：石璞陈洪龚惠青袁志庆李福枝刘跃军 SHI Pu CHEN Hong GONG Hui-qing YUAN Zhi-qing LI Fu-zhi LIU Yue-jun 作者单位：石璞,SHI Pu(中南大学粉末冶金研究所,长沙,410083;湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南,株洲,412008)
陈洪,CHEN Hong(中南林业科技大学,长沙,410004)
龚惠青,李福枝,刘跃军,GONG Hui-qing,LI Fu-zhi,LIU Yue-jun(湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南,株洲,412008) 袁志庆,YUAN Zhi-qing(中南大学粉末冶金研究所,长沙,410083) 刊名：功能高分子学报ISTIC PKU 英文刊名：JOURNAL OF FUNCTIONAL POLYMERS 年，卷(期)：2008 21(2) 分类号：O647 关键词：超疏水表面制备方法。
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。
超疏水表面的制备方法专利技术综述
超疏水表面的制备方法专利技术综述超疏水表面应用前景广泛，目前主要的超疏水表面的制备方法包括刻蚀法、模板法、溶胶-凝胶法、相分离法等。
文章主要分析了超疏水表面的制备方法专利技术。
标签：超疏水表面；专利；制备方法引言2008年春季，中国南方持续长达一个月的冰雪灾害，因灾死亡107人，直接经济损失1111亿元，研究防覆冰技术刻不容缓[1]。
与此同时，随着科学技术的不斷进步和生活水平的逐步提高，人们对物质文化的需求也越来越高，对于纺织品已不仅仅是为了防寒保暖，修饰的要求，还需要具有自清洁、抗污染、防雨/雪等功能[2][3]。
超疏水材料（superhydrophobic surface）是一种具有自清洁、防雾防雪、防污染、防腐抗阻等特性的智能材料[4]，在工農业生产、生物医学工程以及人们日常生活等方面都具有广阔的应用前景[5]。
1 国内外超疏水表面制备方法的专利现状分析1.1 国内外超疏水表面制备方法的专利申请数量现状分析本文对2016年之前的超疏水表面制备方法的专利申请数量进行统计，如图1所示，曲线1显示了全球范围内超疏水表面的制备方法申请量的年度分布，曲线2显示了在中国范围内申请量的年度分布。
在全球范围内，超疏水表面的制备方法专利申请量总体呈上升趋势，起始于上世纪五六十年代，但处于水平较低状态，直至2000年后才有较大幅度上升，在2009-2013年间全球申请量迅速增长。
而在中国国内的专利申请，由于国内相关研究起步较晚，上世纪90年代以前几乎没有专利申请，进入21世纪后，由于我国正式加入WTO，从此实施了保护知识产权的TPIPS协议，我国超疏水表面的制备方法的申请数量持续快速增长，特别是在2008年南方冰灾后，超疏水表面成为国内研究的热点。
1.2 国内外超疏水表面制备方法的专利申请地域现状分析本文通过分析2016年以前超疏水表面制备方法的专利申请地域进行分析，统计了超疏水表面制备方法在各地区的发展进程。
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功 能 高 分 子 学 报Journal of Fu nctional Polym ers Vol.21No.22008年6月收稿日期:2008-03-10基金项目:国家自然科学基金(10672197)作者简介:石 璞(1976-),男,安徽安庆人,讲师,在读博士,研究方向:生物医学材料。
E -m ail:s hipu1976@通讯联系人:陈 洪,E -mail:ch enh ong cs@综 述超疏水表面的制备方法石 璞1,3, 陈 洪2, 龚惠青3, 袁志庆1, 李福枝3, 刘跃军3(1.中南大学粉末冶金研究所,长沙410083; 2.中南林业科技大学,长沙410004;3.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南株洲412008)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。
其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点。
介绍和评述超疏水表面的制备方法,对该领域的发展方向进行了展望。
关键词: 超疏水;表面;制备方法中图分类号: O647 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2008)02-0230-07Methods to Prepare Superhydrophobic SurfaceSH I Pu 1,3, CH EN H ong 2, GONG H u-i qing 3, YUAN Zh-i qing 1, LI Fu -zhi 3, LIU Yue -jun 3(1.Institute o f Pow der M etallurgy ,Central South U niv ersity ,Chang sha 410083,China;2.Central South University of Forestry and Technology ,Changsha 410004,China;3.Key Laboratory ofNew Material and Technology for Package,Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,Hunan,China)Abstract: Superhydr ophobic m aterials have received tremendous attention in recent year s because of its special proper ties such as w ater -proof,ant-i po llution,reduction resistance o f flow ing liquid,etc.It beco mes ho tspo t research in functional m aterial field,and the preparation m ethods to acquir e excellent superhydropho bic surface are key to the r esearch.Repr esentative articles in r ecent years about prepar ation methods are review ed in this article.T he prospect of dev elo pments is proposed.Key words: super hy drophobic;surface;preparation methods自从Onda 等[1]1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来,超疏水表面引起了研究人员的广泛兴趣。
总体说来,目前的研究主要集中在以下几个领域:(1)研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物,为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。
高雪峰和江雷[2]、冯琳[3]、郭志光[4~5]等的论文中有详细的描述和精美的电镜照片。
(2)使用无机物[6]或在金属表面制备具有超疏水性表面的材料。
(3)使用高分子材料制备具有超疏水性的表面。
(4)理论研究[7~11],主要是通过构建模型以探讨表面结构状况与接触角或滚动角的关系。
关于超疏水表面的基本理论,金美华的博士论文[38]有详细论述。
超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备:一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米级粗糙结构;另外一类是用低表面能物质在微米-纳米级粗糙结构上进行修饰处理。
其中,制备合适微米-纳米级粗糙结构的方法是相关研究的关键。
从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。
在此对各种制备方法进行分类评述。
2301 制备方法1.1 蒸汽诱导相分离法在一定条件下,高分子溶液在溶剂蒸发过程中,溶液热力学状态不稳定,高分子链间易发生自聚集,形成高分子聚集相。
当高分子链聚集到一定程度时,高分子聚集相间发生相分离过程,并形成具有微米-纳米级粗糙结构的表面,这种制膜方法被称为蒸汽诱导相分离法。
例如:Zhao 等[12]将溶解于二甲基甲酰胺(DM F)的聚苯乙烯-b -二甲基硅氧烷共聚物(PS -b -PDMS)在相对湿度为60%的环境下涂布,得到水接触角(WCA)为163b 的超疏水表面。
在该研究中,DM F 为PS -b -PDM S 的选择性溶剂,其中PS 可以溶解于DMF 中,而PDM S 不溶,PS -b -PDM S 在DMF 中形成胶束。
在潮湿环境下,可发生蒸汽诱导相分离过程,形成多相结构,并在表面形成微米-纳米粗糙结构。
PDMS 表面能低,容易在表面富集,可以得到超疏水表面。
使用类似的方法,将聚碳酸酯(PC)溶于DM F 中,还可获得/人造荷叶0的表面结构[13](图1)。
Fig.1 SEM imag es o f co atings cast under r elativ e humidity of 75%(a),enlarg ed v iew o f a sing le micro -flow er o n coat ing (b)and the single papilla o n natural lo tus leaf(c)[13]袁志庆等将聚丙烯(PP)[14]或聚苯乙烯[15]粒料直接溶于二甲苯或四氢呋喃中,溶解后加入适量乙醇并混匀,将溶液涂布于清洁的载玻片上得到超疏水性能良好的涂层,该方法简洁、高效、可重复性好。
Yabu 等[16]使用带有氟化丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯结构的共聚物溶解于混合的氟化溶剂中。
将载玻片浸润在氟硅烷溶液中做氟化处理,然后在潮湿的环境下涂布并干燥,得到一种孔径低至100nm 的蜂窝状结构涂膜,该涂膜的WCA 可达到160b 。
蒸汽诱导相分离法具有原料来源广泛、工艺简洁、成本低、所制备表面大小不受限制等优点,但可能存在膜强度不够好的缺点。
F ig.2 A schemat ic outline o f the r eplicatio n pr ocess o f bamboo leaf [18]1.2 模板印刷法Sun 等[17]使用荷叶作为原始模板得到PDM S 的凹模板,再使用该凹模板得到PDM S 凸模板,该凸模板是荷叶的复制品,它与荷叶有同样的表面结构,因此表现出良好的超疏水性和很低的滚动角。
该工艺类似于/印刷0,因此称为模板印刷法。
Lee 等[18]用金属镍来代替PDMS,获得竹叶的凹模板。
再在金属镍凹模板上使用紫外光固化的高分子材料复制,得到类似竹叶的复制品(图2),该复制品具有超疏水能力。
金属镍模板更耐磨、刚性更好、更易准确复制。
在Lee 的另外一篇文章中还有更多的例子[19]。
另外,Lai 等[20]通过光催化印刷法在TiO 2纳米管膜上获得超亲水-超疏水的方法也很有价值。
模板印刷法是一种简洁、有效、准确、便宜、可大面积复制的制备方法。
有望成为实用化制备超疏水材料的重要方法。
1.3 电纺法江雷等[21]通过一种简单的电纺技术,将溶于DM F 溶剂中的PS 制成具有多孔微球与纳米纤维复合结构的超疏水薄膜(图3)。
其中多孔微球对超疏水性能起主要作用,纳米纤维起固定多孔微球的作用,该膜的WCA 达到160.4b 。
Kang 等[22]也采用该法制备了PS 超疏水膜。
231第2期 石 璞,等:超疏水表面的制备方法Fig.3 SEM image o f PS surface made by electro static spinning and spr aying [21] Ma 等[23]通过电纺法得到PS -g -PDM S 和PS 共纺的无纺布(图4)。
由于PDM S 在纤维表面富集,并且纤维尺寸为150~400nm ,因此,该无纺布WCA 可达到163b 。
该纤维透气性好、柔韧、超疏水等优点使它在纺织和生物领域有很大的应用价值。
具有超疏水性的纤维在服装或无纺布方面有很大的潜在应用价值,电纺法无疑是一种很有潜力的方法。
1.4 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法就是用含有高化学活性组份的化合物作前驱体进行水解得到溶胶后使其发生缩合反应,在溶液中形成稳定的凝胶,最后干燥凝胶。
溶剂去除后,有时留下一些微纳米孔,这些微纳米孔结构赋予材料某些特殊性能,包括超疏水性。
如有机硅气凝胶,由于孔结构发达,使它具有非常高的比表面积、已知材料中最低的密度、非常低的导热系数以及其他特性,因此它被称为/第四代材料0。
有些方法制备的有机硅气凝胶还具有超疏水功能。
如Venkatesw ara 等[24]使用甲基三甲氧基硅烷(M TM S)通过超临界干燥法制备了柔韧的硅气凝胶,WCA 可以高达164b 。
该硅气凝胶表面有丰富的-CH 3基团和数量巨大的纳米级孔洞具有超疏水功能。
调整工艺,WCA 甚至可以高达173b [25](图5)。
Fig.4 SEM imag e of PS -g -PDM S/PS electro spun fibermat and the dro plets o n it[23]Fig.5 Pho tog raph show ing water dr oplet o n silica aero gel sur face (Contact ang le H =173b [25])Venkatesw ara 等[26]还使用M TM S 和四甲氧基硅烷(TM OS)合成出有高透光率、低散射率、疏水的透明硅气凝胶。
由于T MOS 的水解速率比M TM S 的快,TM OS 优先发生水解-缩聚反应生成SiO 2凝胶形成/核0,MT M S 水解-缩聚的产物包裹在/核0上形成/壳0。