超疏水性材料表面的制备_应用和相关理论研究的新进展
超疏水材料的合成与性能研究
超疏水材料的合成与性能研究近年来，超疏水材料作为一种具有特殊性质的材料引起了广泛的关注。
它具有极低的表面能和出色的防水性能，能够将水和其他液体完全排斥在其表面上，同时对不同形态的液滴表现出独特的润湿行为。
超疏水材料在防水、自清洁、抗污染、微流体传感器、润滑和能源等方面具有广泛的应用前景。
本文将探讨超疏水材料的合成方法和性能研究的最新进展。
一、超疏水材料的合成方法超疏水表面的制备与材料的结构有着密切的关系。
有许多方法可以用来合成超疏水材料，包括化学法、物理法和生物法。
其中，化学法是最常用和有效的方法之一。
1. 化学法化学合成是一种通过表面改性来实现超疏水性的方法。
常见的合成方法之一是利用表面活性剂，通过改变物质的表面能来实现超疏水性。
例如，将纳米颗粒或纳米结构分别溶于表面活性剂中，然后在基材表面上形成涂层。
这样的涂层可以降低基材表面的能量，从而实现超疏水性能。
2. 物理法物理法合成超疏水材料主要包括表面纳米结构化和表面涂层两种方法。
在表面纳米结构化的方法中，通过一系列的制备步骤，将表面的结构化特征的尺寸控制在纳米尺度范围内。
这些纳米结构可以改变表面的形态和化学成分，从而实现超疏水性。
表面涂层法则是将超疏水材料溶液涂覆在基材表面，通过固化形成覆盖层。
这种方法具有简单、易操作的特点。
3. 生物法生物法合成超疏水材料是利用生物体自身的优良特性来实现。
例如，在一些昆虫或植物的表面上，存在特殊的微米级或纳米级结构，使得其表面具有超疏水性。
研究者们通过模仿这些生物体的结构和特性，合成超疏水材料。
这些生物法合成的超疏水材料具有环境友好、可持续等优点。
二、超疏水材料的性能研究超疏水材料不仅具有出色的防水性能，还具有其他一些特殊的性能。
研究者们对超疏水材料的各项性能进行了广泛的研究和探索。
1. 防水性能超疏水材料的防水性能是其最重要的特点之一。
具有超疏水性的材料可以将水和其他液体完全排斥在其表面上，不会吸收任何液体。
金属超疏水表面的制备及应用研究进展
参考内容
摘要
金属基超疏水表面是一种具有特殊润湿性能的表面，其制备技术和性能研究 在多个领域具有广泛的应用前景。本次演示综述了近年来金属基超疏水表面的制 备技术和性能研究进展，重点介绍了溅射、沉积、反应合成等制备方法以及表面 形貌、结构和润湿性等方面的性能特点。关键词：金属基超疏水表面，制备技术， 性能研究，表面形貌，润湿性。
引言
金属超疏水表面是一种具有特殊浸润性能的表面，因其出色的防水、防冰、 防污等性能而备受。在过去的几十年里，研究者们在金属超疏水表面的制备及应 用方面取得了显著的成果。本次演示将重点介绍金属超疏水表面的制备技术及其 在各领域的应用研究进展，以期为相关领域的研究提供一定的参考。
制备技术综述
金属超疏水表面的制备方法多种多样，主要包括化学刻蚀、物理气相沉积、 溅射、光刻等。这些方法各具特点，在不同程度上推动了金属超疏水表面制备技 术的发展。
金属超疏水表面的制备及应用研究 进展
01 摘要
目录
02 引言
03 制备技术综述
04 应用领域综述
05 结论
06 参考内容
摘要
Hale Waihona Puke 金属超疏水表面是一种具有特殊浸润性能的表面，其水接触角大于150°， 滚动角小于10°。这种表面在防水、防冰、防污等领域具有广泛的应用前景。本 次演示主要介绍了金属超疏水表面的制备技术及其在各领域的应用研究进展，并 指出了当前研究中存在的问题和挑战，同时展望了未来的研究方向。关键词：金 属超疏水表面，制备技术，应用领域，研究进展
在光电化学领域，金属超疏水表面可用于太阳能电池、光电探测器、光电器 件等的光电转化效率的提高。这些光电转化器件在新能源、光学通讯、传感检测 等领域具有广泛的应用价值。例如，利用金属超疏水表面修饰的光电器件可有效 降低水分对光电信号的干扰，提高器件的性能稳定性。
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)。
超疏水涂层材料的制备及应用研究
超疏水涂层材料的制备及应用研究随着科学技术的不断发展，疏水性材料逐渐成为各个领域的研究热点。
特别是在材料科学和工程领域，疏水性材料的研究与应用受到广泛关注。
超疏水涂层材料是一种疏水性材料，能够在水面形成极为完美的水珠，被广泛用于自清洁、防水、污染防治等领域。
本文将探讨超疏水涂层材料的制备方法和应用研究情况。
一、超疏水涂层材料的制备方法超疏水涂层材料是利用材料表面形态和化学结构对水珠和污染物的吸附性能进行调控，在表面形态和化学结构上进行优化来实现水珠翻滚的目的。
目前较为流行的制备方法主要有以下几种：1.自组装法自组装法是将具有疏水性的有机物分子或金属氧化物纳米粒子通过自组装作用构筑在基底表面上，形成规整、有序排列的纳米结构而实现疏水性材料的制备。
自组装法的优点是制备简单，成本低廉，而且可以通过控制自组装过程来调整材料表面的化学结构和形态，进一步提高其疏水性能，但是，自组装法制备的材料存在稳定性和易剥落的问题。
2.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将一种溶胶溶解在一定比例的溶剂中，形成溶液，利用激发剂或热处理等方法将其凝胶化，形成含有大量孔隙和界面的凝胶体。
在凝胶体中加入具有疏水性的有机物分子或金属氧化物纳米粒子，通过热处理或光照等方法形成超疏水涂层材料。
溶胶-凝胶法制备的材料具有高度的疏水性和化学稳定性，在光学和电子器件、油墨、医疗设备等领域有广泛的应用。
3.化学还原法化学还原法是将含有镀银颗粒的材料与还原剂反应，使银颗粒还原成纳米级别的银质，形成一个超疏水的涂层。
化学还原法制备的材料具有很好的化学稳定性和可用性，可以在电子设备、生物医药、防水等领域中得到广泛应用。
二、超疏水涂层材料的应用研究超疏水涂层材料的应用领域非常广泛，下面我们将从自清洁、防水、污染防治等角度来具体探讨其应用研究情况。
1.自清洁超疏水涂层材料能够形成极为完美的水珠，水滴沿材料表面滚落时，可以带走表面的污染物，从而实现自清洁功能。
超疏水涂层材料的自清洁功能在玻璃、建筑材料、塑料等领域得到广泛应用。
高性能超疏水材料的制备与应用研究
高性能超疏水材料的制备与应用研究近年来，高性能超疏水材料的制备与应用研究在科技领域引起了广泛的关注。
这类材料具有特殊的表面结构和化学性质，能够迅速排斥液体，同时还具备优异的自清洁和抗污染能力。
本文将从制备方法和应用前景两个方面探讨高性能超疏水材料的研究进展。
一、制备方法高性能超疏水材料的制备是实现其功能性的首要步骤。
目前已经有多种方法被开发出来，如模板法、化学改性、激光刻蚀等。
其中，模板法是较为常见和经典的一种制备方法。
这种方法通过使用特殊的模板结构来构建高密度、微小尺寸的纳米结构，从而实现疏水材料表面的微纳结构化，以增加接触角。
另一种方法是化学改性，它通过在材料表面引入疏水基团或在材料内部引入纳米颗粒，改变材料的化学性质以提高疏水性能。
激光刻蚀则是一种快速制备微纳结构的方法，通过激光束在材料表面局部熔化和蒸发，形成微小的柱状或碗状结构，从而实现超疏水性能。
二、应用前景由于高性能超疏水材料的独特性能，其应用前景广阔。
首先，该类材料在防污和自清洁方面表现出色。
由于其超疏水性能，液体在其表面无法附着，从而避免了污染物的沾染。
这使得高性能超疏水材料在建筑材料、车身涂层等领域具备了广泛的应用前景。
另外，超疏水材料还能应用于油水分离、水滴操控等技术领域。
例如，利用超疏水材料制备的油水分离膜，在海洋石油开采领域具有重要的应用价值。
与此同时，高性能超疏水材料的制备和应用也面临着一些挑战。
首先，制备过程中的成本较高，限制了其大规模应用。
其次，超疏水材料在长时间使用过程中会受到外界环境的影响，表面结构容易受损，导致超疏水性能下降。
此外，超疏水材料的稳定性和可持续性也是当前研究的重要议题。
为了解决这些问题，学者们正在努力探索新的制备方法和改进现有的技术。
例如，一些研究人员尝试利用生物可降解材料来构建超疏水表面，以提高可持续性。
还有一些人在研究中提出通过混合不同材料形成多级结构，以增强材料的稳定性和耐用性。
总结起来，高性能超疏水材料的制备与应用研究展现了广阔的前景和巨大的应用潜力。
具有超疏水性的纳米涂层材料的制备与应用研究
具有超疏水性的纳米涂层材料的制备与应用研究随着科技的飞速发展，纳米技术已经逐渐渗透到各个领域。
其中，具有超疏水性的纳米涂层材料备受关注。
这种材料不仅具有抗水性能，还具备自清洁、抗污渍和抗腐蚀等优异特性，被广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。
一、纳米涂层材料的制备方法制备具有超疏水性的纳米涂层材料有多种方法，以下介绍其中两种主要方法。
1. 溶剂法制备溶剂法制备是通过溶剂中的有机小分子与纳米材料产生相互作用，形成一层疏水膜。
这种方法操作简单，成本低廉，常可在常温下完成。
适合大规模制备，但其对环境的影响需重视。
2. 原位合成法制备原位合成法通过在基材表面直接进行化学反应，使纳米材料在基材表面形成一层自组装膜。
这种方法能够在材料表面形成均匀、稳定的纳米层，并且具有良好的附着力，适合于复杂形状的基材。
二、超疏水性纳米涂层的应用超疏水性纳米涂层材料具有广泛的应用领域，以下分别从建筑、汽车和电子三个方面进行讨论。
1. 建筑领域超疏水性涂层在建筑领域中的应用正在逐渐增多。
在屋顶或墙体上涂布超疏水性材料，可以实现自洁效果，降低维护成本。
此外，超疏水性涂层还可以在建筑物表面形成一层保护膜，提高材料的抗腐蚀性和耐候性。
2. 汽车领域在汽车领域，超疏水性涂层可以应用于车身和玻璃等部位。
超疏水性涂层能够有效防止水珠在表面聚集，提高行驶视野。
此外，超疏水性涂层还可以减少水泥等污染物的沾附，保持车身的清洁。
3. 电子领域在电子领域，超疏水性涂层可以应用于电子设备的触控屏幕、电路板等部位。
超疏水性涂层能够有效提高电子设备的防水性能，减少液体渗入导致的损坏。
同时，超疏水性涂层还可以减少尘埃和油脂等污染物的附着，提高电子设备的使用寿命。
三、超疏水性纳米涂层的挑战与未来发展方向虽然超疏水性纳米涂层材料应用潜力巨大，但仍面临一些挑战。
例如，涂层的耐久性和稳定性需要进一步提高，涂层的制备方法仍需要简化和标准化。
此外，生产工艺的成本也是一个需要解决的问题。
超疏水表面材料的合成及其应用研究
超疏水表面材料的合成及其应用研究
超疏水表面材料是一种新兴的材料，具有极高的水滑性能，几乎可以将水珠完全排斥出表面，这种材料被广泛应用于各个领域，如飞机、汽车、船舶、建筑、电子、医学等等。
超疏水表面的制备方法和材料种类很多，根据其表面结构和化学组成的不同，可以分为微结构和纳米结构两大类。
其中，微结构主要是通过物理水柱法和化学蚀刻法得到的一些典型结构，如莲花状、树叶状、蜂窝状、Aui/HF等微结构材料；而纳米结构则是基于自组装和表面化学反应的一些纳米复合材料，如烷基硅烷、纳米管、纳米粒子等。
京都大学团队合成了一种超疏水表面材料，其制备过程是先将聚合物合成成结晶相，再加入钠离子和氨基多糖，使其表面产生微纳结构，从而得到高疏水性能的材料。
这种材料可以广泛应用于电子、建筑、汽车等领域，具有广阔的市场潜力。
超疏水材料的应用范围非常广泛，例如，飞机表面的涂层可以减少飞行中的水滑及摩擦阻力，提高燃油效率，同时减少冰层的形成；汽车上的超疏水玻璃可以让车辆行驶过程中雨水自动排出，避免视线受阻；建筑材料可以使用超疏水材料来做防水层和石材的保护层等等。
此外，超疏水表面在医学领域也有着广泛的应用前景。
例如，在手术器械和医用纤维上使用这种材料，可以方便清洗和消毒，减少细菌繁殖的可能性，从而更好地保证患者的健康。
在总体上看，超疏水表面的应用前景非常广阔，其材料制备和性能研究也离不开化学、物理、材料科学等多学科的交叉和协作。
未来随着材料科学的不断发展，超疏水表面材料也将会在各领域发挥广泛的应用价值，为人类社会发展做出更大的贡献。
金属基体表面超疏水涂层材料的制备及应用研究进展
材料研究与应用 2024，18（1）：106‐115Materials Research and ApplicationEmail ：clyjyyy@http ：// 金属基体表面超疏水涂层材料的制备及应用研究进展陈耀峰1,邵文鹏2,赵广宾1,杨凯军2,朱锦鹏2（1.东方绿色能源(河北)有限公司华中分公司，河南 郑州 450003； 2.郑州大学材料科学与工程学院，河南 郑州 450001）摘要： 金属材料因具有优异的综合力学性能，广泛应用于国防军工、工业装备制造等领域中。
由于应用环境复杂多变，金属基体材料很容易受到外界环境的影响而发生表面腐蚀和结冰等问题，从而导致关键装备的功能显著下降甚至失效。
为解决上述问题，国内外科研人员研发了在金属基体表面沉积超疏水涂层。
由于超疏水涂层材料表面通常具有水接触角超过150°和滚动角低于10°的特殊润湿表面特性，要达到超疏水性能，一般需要具备微纳米粗糙结构和低表面能物质修饰两个条件。
首先，介绍了制备超疏水涂层材料的常用方法，包括喷涂法、刻蚀法、模板法、沉积法等，并对主要优缺点进行了探讨。
然后，在不同制备方法的基础上，进一步探讨了超疏水涂层在防结冰、防腐蚀、减阻、自清洁等领域中有效应用。
最后，总结了近年来超疏水涂层材料技术的研究进展，并对未来超疏水涂层材料的研发方向进行了展望。
这些研究成果为金属材料在复杂多变的应用环境中提供了更可靠的保护措施，有望提升关键装备的性能和寿命。
关键词： 超疏水；微纳结构；低表面能；防结冰；防腐蚀；涂层；制备方法；润湿特性中图分类号：TG174.4 文献标志码： A 文章编号：1673-9981（2024）01-0106-10引文格式：陈耀峰，邵文鹏，赵广宾，等.金属基体表面超疏水涂层材料的制备及应用研究进展［J ］.材料研究与应用，2024，18（1）：106-115.CHEN Yaofeng ，SHAO Wenpeng ，ZHAO Guangbin ，et al.Research Progress on the Preparation and Application of Superhy‐drophobic Coating Materials on Metal Substrate Surface ［J ］.Materials Research and Application ，2024，18（1）：106-115.0 引言超疏水现象最早被发现，是由于荷叶特有的表层自清洁效应。
超疏水材料的制备与应用研究
超疏水材料的制备与应用研究近年来，超疏水材料在科学界引起了广泛关注。
超疏水材料具有微纳结构特征，使得其表面能够高效地抵抗液体的渗透，形成水珠滚落的特殊性质。
这些材料的疏水性能使得它们在许多领域中具有广泛的应用潜力，例如抗污染涂层、油水分离、生物医学材料等。
超疏水材料的制备方法多种多样，常见的方法包括表面修饰、纳米材料复合以及直接合成等。
其中，表面修饰方法是最常见的一种。
通过表面修饰，可以在材料表面引入微纳结构，例如纳米棱柱、纳米凸棱等。
这些微纳结构能够降低液体与材料表面的接触面积，从而减少粘附力，实现超疏水的效果。
同时，纳米材料的复合也是一种有效的制备方法。
例如，将纳米颗粒与聚合物基体复合后，可以形成具有高度疏水性的复合材料。
此外，一些研究人员还通过直接合成超疏水材料。
例如，通过聚合物溶液的自组装过程，可以形成具有微纳结构的超疏水材料。
超疏水材料的应用研究也日益深入。
其中，抗污染涂层是一个重要的应用领域。
由于超疏水材料表面的特殊性质，它们能够有效地抵抗污染物的附着。
因此，将超疏水材料应用于建筑物、汽车、船只等表面涂层上，可以提高材料表面的自洁能力，降低清洁和维护的成本。
此外，超疏水材料还可以用于油水分离。
由于其疏水性能，超疏水材料能够选择性地吸附油类物质，而不吸附水分子。
这种特性使得超疏水材料在海洋油污染治理、废水处理等方面具有广泛的应用前景。
此外，超疏水材料还可以应用于生物医学领域。
例如，在人工晶状体、医疗器械等方面，超疏水材料可以有效防止细菌的附着和生物膜的形成，减少感染的风险。
然而，超疏水材料的制备与应用仍然面临一些挑战。
首先，制备过程相对复杂，需要精确的实验条件和材料控制。
其次，超疏水材料在实际应用中的稳定性和耐用性也是一个问题。
由于超疏水材料的微纳结构易受外界环境的影响，所以在实际应用过程中需要进行相应的保护和维护。
此外，超疏水材料的高昂制备成本也限制了其在大规模应用中的推广。
综上所述，超疏水材料的制备与应用研究是当前科学界关注的热点。
超疏水材料的制备与应用
超疏水材料的制备与应用近年来，超疏水材料在科技领域中引起了广泛的关注与研究。
超疏水材料是一种表面具有高度疏水性的材料，其具备极佳的自清洁能力和防污性能。
本文将探讨超疏水材料的制备方法以及其在不同领域中的应用。
首先，超疏水材料的制备方法多种多样，其中最常见的是采用化学方法。
通过在材料表面涂覆一层特殊的化学涂层，可以使其表面呈现出极高的疏水性。
例如，使用聚偏氟乙烯（PTFE）等高分子材料进行涂覆，可以形成一层类似蜡状的涂层，其表面具有微细的凹凸纳米结构，从而实现超疏水效果。
此外，物理方法也可用于超疏水材料的制备。
物理方法指的是通过改变材料表面的形貌结构，实现其表面疏水性的提高。
例如，利用激光刻蚀技术可以在材料表面形成微细的纳米结构，从而提高其疏水性能。
通过物理方法制备的超疏水材料具有较好的稳定性和耐久性，被广泛应用于海洋船舶舰船、建筑材料、玻璃制品等领域。
除了制备方法，超疏水材料的应用也十分广泛。
首先是在纺织材料领域的应用。
超疏水纺织材料可以有效防止污渍的附着，增加材料的自洁能力和使用寿命。
这对于制作户外服装、防水材料具有重要意义，特别是对于户外运动爱好者来说，更是一种福音。
其次，在海洋工程领域，超疏水材料的应用也非常突出。
由于超疏水材料具有出色的防污性能，能够有效减少海洋生物的附着，从而降低摩擦阻力，提高舰船的行进速度。
这对于节省能源、提高海洋工程装备的效率具有重要意义。
此外，超疏水材料还可以应用于医学器械和生物医学领域。
由于其表面的超疏水性，减少了材料表面细菌和病原微生物的附着，从而减少了细菌感染和交叉感染的风险。
这对于医学器械的使用和病房、手术室的卫生管理具有重要意义。
总而言之，超疏水材料的制备与应用是一个多样化的领域，涉及到多个行业和领域。
通过不同的制备方法，可以得到具有超强疏水性能的材料，从而在纺织材料、海洋工程、医学器械等方面实现广泛应用。
未来，随着科技的不断发展与进步，超疏水材料的制备和应用将会进一步拓展，为我们的生活带来更多的便利和改变。
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。
超疏水涂层微纳米材料可控合成及应用研究
超疏水涂层微纳米材料可控合成及应用研究一、概述超疏水涂层微纳米材料是指在材料表面形成的一种具有极强疏水性能的特殊涂层，其表面能极低，使得水珠在其表面呈现出高度的球形，与其表面接触的接触角大于150°，使得水珠在其表面上几乎不会留下痕迹。
超疏水涂层具有优异的抗粘性和自清洁性，因此在汽车玻璃、建筑材料、纺织品等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在介绍超疏水涂层微纳米材料可控合成的研究现状和应用前景。
二、超疏水涂层微纳米材料合成技术1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的超疏水涂层微纳米材料合成技术，通过将含有相应金属或氧化物前驱体的气体输入反应室，经过热解反应在基底表面沉积出纳米级的超疏水材料。
该方法可以实现对材料组分、结构和形貌的精确控制，形成具有特定性能的超疏水涂层微纳米材料。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将含有金属离子或其他前驱体的溶液先制备成溶胶，然后通过加热或化学反应促使其中的物质发生凝胶化，最终得到超疏水涂层微纳米材料的方法。
该方法简单易行，能够实现大面积均匀的涂层覆盖。
3. 电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电解池在基底表面沉积出所需材料的方法，通过控制电极电势、电流密度以及电解液成分可以精确调控涂层的组分和结构，实现超疏水特性。
4. 其他新技术除了上述常用的合成技术，还有一些新的技术不断涌现，如等离子体辅助化学气相沉积法、模板法、离子束辅助沉积法等，这些新技术为超疏水涂层微纳米材料的合成提供了更多的选择和可能性。
三、超疏水涂层微纳米材料在汽车领域的应用超疏水涂层微纳米材料在汽车领域具有广泛的应用前景。
涂覆超疏水涂层微纳米材料的汽车玻璃可以有效抵抗雨水和污垢的侵蚀，使驾驶者在雨天视野更加清晰，提高行车安全性。
涂覆超疏水涂层微纳米材料的汽车车身可以减少灰尘、泥浆等污垢的附着，减少清洗和维护的频率和成本。
超疏水涂层还可以应用于汽车轮胎和底盘部件，减少泥浆和水花的粘附，延长汽车的使用寿命。
超疏水材料的制备与界面性能研究
超疏水材料的制备与界面性能研究引言近年来，随着科技的进步和社会的发展，超疏水材料逐渐成为一种备受关注的新材料。
其独特的界面性能为许多领域带来了诸多新的应用机会。
本文将讨论超疏水材料的制备方法以及其在界面性能方面的研究进展。
一、超疏水材料的制备方法1. 仿生法超疏水材料的仿生法制备是目前较为常用的方法之一。
通过模仿自然界中的疏水表面，如莲叶和罗汉松等，可以使用一系列的化学合成方法制备出具有类似性能的超疏水材料。
这种方法的优势在于具有较高的可控性和易操作性。
2. 组装法组装法是通过自组装或者模板法将微/纳米颗粒有序排列在基底上，形成颗粒阵列或者多孔结构，从而达到超疏水性能。
该方法可以通过调控粒子尺寸、形状和表面修饰等工艺参数，实现对超疏水材料的性能调优，具有很高的灵活性和可扩展性。
3. 化学改性法化学改性法是通过对材料表面进行物理或化学处理，引入各种功能单元以改变其表面性质，从而获得超疏水性能。
常见的方法包括表面修饰、溶液浸涂、溶剂热处理等。
这些方法通常可以在普通材料上实现超疏水效果，提高材料的界面稳定性和抗污染能力。
二、超疏水材料的界面性能研究1. 液滴接触角超疏水材料的液滴接触角是评价其疏水性能的重要指标之一。
接触角的大小直接反映了液滴在材料表面上的展开情况。
通过对超疏水材料接触角的研究，可以揭示材料表面微观结构与界面相互作用之间的关系，为超疏水材料的设计与制备提供参考。
2. 低表面能超疏水材料通常具有很低的表面能。
这一特性使得其表面能远低于液体的表面张力，使液滴在其表面上呈现出球形。
低表面能能够实现超疏水材料的自洁性和抗沾污性，对于减少材料的摩擦系数和提高材料的稳定性有重要作用。
3. 自清洁性超疏水材料的自清洁性是指其表面具有自洁能力，能够将粒子、灰尘等外来物质随液滴的滚动或者风吹而自动清洁干净。
这一特性极大地提高了材料的耐污染性，减少了清洁的频率和强度，对环境保护和材料的长期使用具有重要意义。
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。
超疏水材料的制备与性质研究进展
超疏水材料的制备与性质研究进展关键信息项1、超疏水材料的制备方法化学气相沉积法溶胶凝胶法静电纺丝法蚀刻法模板法自组装法2、超疏水材料的性质接触角滚动角表面能耐腐蚀性耐磨性稳定性光学性能热稳定性3、研究进展新型制备工艺的开发性能优化策略应用领域拓展11 引言超疏水材料因其独特的表面性质在众多领域展现出巨大的应用潜力，对其制备方法和性质的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
111 超疏水材料的定义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。
112 超疏水现象的原理主要基于材料表面的微观结构和低表面能物质的协同作用。
12 超疏水材料的制备方法121 化学气相沉积法通过气态物质在固体表面发生化学反应并沉积形成超疏水涂层。
优点：涂层均匀、致密。
缺点：设备复杂、成本较高。
122 溶胶凝胶法利用溶胶凝胶过程制备超疏水材料。
优点：工艺简单、成本相对较低。
缺点：制备周期较长。
123 静电纺丝法通过高压电场将聚合物溶液或熔体拉伸成纤维，形成具有超疏水性能的纤维膜。
优点：可制备纳米级纤维。
缺点：纤维的均匀性较难控制。
124 蚀刻法对材料表面进行蚀刻处理，构建微纳结构。
优点：操作相对简单。
缺点：对蚀刻条件要求较高。
125 模板法以特定的模板为基础制备超疏水材料。
优点：可精确控制结构。
缺点：模板的制备和去除较为复杂。
126 自组装法分子或纳米粒子在一定条件下自发地组装形成超疏水结构。
优点：自适应性强。
缺点：过程较难控制。
13 超疏水材料的性质131 接触角衡量超疏水性能的重要指标，接触角越大，超疏水性能越好。
132 滚动角反映水滴在材料表面滚动的难易程度，滚动角越小，表面越容易排水。
133 表面能低表面能是实现超疏水的关键因素之一。
134 耐腐蚀性超疏水涂层能有效提高材料的耐腐蚀性能。
135 耐磨性在实际应用中，耐磨性决定了超疏水材料的使用寿命。
136 稳定性包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性等。
制备超疏水涂层材料的研究与应用
制备超疏水涂层材料的研究与应用随着科技的进步，人们对材料表面性能的需求越来越高，其中超疏水涂层材料成为人们关注的热点。
超疏水涂层材料能够使水分形成近乎球形的珠状滴，通过控制水在表面的接触面积和水滴重量，能够实现诸如自清洁、抗污染等多种性能的提升。
本文将探讨制备超疏水涂层材料的研究与应用。
一、疏水涂层材料的制备疏水涂层主要通过物理或化学方法与基体材料结合，形成一层具有疏水性质的表面层。
其中物理方法主要利用多孔材料的表面结构特征，通过对涂层结构和表面能的调控来实现涂层的疏水性能提升；化学方法则通过材料表面的化学反应改变表面性质，实现超疏水涂层的制备。
目前疏水涂层制备的方法较多，例如溶胶-凝胶法、电沉积法、溶剂蒸发法等等。
在这些方法中，制备超疏水涂层的关键在于控制涂层的表面形貌以及表面能的大小，使得液体在涂层上形成珠状，并能够滑落。
这些方法所涉及的制备工艺较为复杂，需要精密的控制条件，并需要耗费大量的能源和材料。
二、超疏水涂层的应用超疏水涂层作为一种新型的表面处理技术，广泛应用于装饰、制造、防污染、水处理等多个领域。
其中，需要特别提到的是超疏水涂层在防污染和自清洁方面的应用。
1.防污染应用由于超疏水涂层能够防止各种液体的附着，因此可以用于容器、电子元件、玻璃器皿等清洁保洁性较高的环境。
例如在医院医疗器械制造上，采用超疏水涂层可以有效的降低器械表面污染的风险。
2.自清洁应用超疏水涂层的自清洁效果也为人们提供了极大的便利。
例如在玻璃幕墙、太阳能电池板、车窗等领域，使用超疏水涂层可以使物体表面形成一层几乎无法侵蚀的珠状水滴，使得物体表面污垢难以黏附，同时也难以在水滴上停留，并通过气流将污垢带走。
三、制备超疏水涂层存在的问题及发展趋势无论是物理方法还是化学方法，制备超疏水涂层都存在着一些问题。
例如制备过程复杂，制备时间长，涂层的稳定性较差等等。
尽管疏水材料的应用前景极为广阔，但涂层稳定性、涂层厚度、涂层质量等仍然是目前需要攻克的技术难关。
超疏水材料的制备与性能研究
超疏水材料的制备与性能研究一、引言超疏水材料是一种优秀的功能材料，具有广泛的应用前景。
它能够将水珠在其表面上形成非常小的接触角，使水滴迅速滑落，并且不会被液滴湿润。
超疏水材料的制备与性能研究是当前材料科学领域的热点之一。
本文将重点探讨超疏水材料的制备方法以及相关性能研究的进展。
二、超疏水材料的制备超疏水材料的制备方法众多，对不同的材料有着不同的要求。
在过去的几年里，研究人员提出了许多新颖的制备方法，其中最为常见的是模板法、自组装法和刻蚀法。
1. 模板法模板法是一种常见的制备超疏水材料的方法。
通过制备具有特定孔径和表面形貌的模板材料，将其表面涂覆上具有疏水性的材料，然后经过一系列的处理和去除模板，最终制备出超疏水材料。
这种方法在制备微纳米结构上具有很大的潜力，可以应用于各种材料的超疏水表面制备。
2. 自组装法自组装法是一种简单有效的制备超疏水材料的方法。
通过在溶液中加入特定的分子，可以使其在表面自组装成纳米结构，从而实现超疏水性。
这种方法具有制备成本低、操作简单等优点，因此得到了广泛的应用。
3. 刻蚀法刻蚀法是一种通过刻蚀材料表面，形成微纳米结构从而实现超疏水性的方法。
该方法通过将材料放置在特定的蚀刻剂中，使其表面发生化学反应，形成纳米级别的结构。
这种方法制备出的超疏水材料具有良好的稳定性和可重复性。
三、超疏水材料的性能研究超疏水材料的性能研究主要涉及到接触角、滚动角和自洁性等方面。
1. 接触角超疏水材料的接触角是评价其超疏水性能的重要指标。
接触角越大，表示材料表面对液滴的抗湿能力越强。
因此，研究人员通过不同方法测量材料表面的接触角，以评估其超疏水性能。
2. 滚动角滚动角是评价超疏水材料自清洁能力的重要指标。
滚动角越小，表示材料表面对液滴的附着力越弱，液滴可以更容易滚落。
滚动角的研究可以帮助人们更好地理解超疏水表面的自清洁机制。
3. 自洁性超疏水材料因其自清洁性而备受关注。
自洁性是指材料表面能够通过自身的特性去除灰尘和杂质，保持表面的洁净。
超疏水材料的制备与应用
超疏水材料的制备与应用一、本文概述超疏水材料，作为一种特殊的表面功能材料，具有优异的防水性能，能够在水珠接触表面时形成近乎完美的球形水珠并迅速滚落，从而实现超疏水的特性。
这种独特的性质使得超疏水材料在众多领域具有广泛的应用前景，如自清洁材料、防水涂层、油水分离、防雾防霜、生物医疗等。
本文旨在全面介绍超疏水材料的制备技术、性能表征以及实际应用情况，旨在推动超疏水材料领域的研究与发展，为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考。
在制备技术方面，本文将详细介绍超疏水材料的制备原理、方法以及影响因素，包括物理法、化学法、模板法等。
同时，还将对制备过程中的关键问题，如表面粗糙度的控制、低表面能物质的选择等进行深入探讨。
在性能表征方面，本文将介绍超疏水材料的主要性能指标，如接触角、滚动角、耐磨性、耐腐蚀性、稳定性等，并阐述相应的测试方法和评价标准。
在实际应用方面，本文将重点介绍超疏水材料在自清洁、防水涂层、油水分离、防雾防霜、生物医疗等领域的应用案例和优势。
还将对超疏水材料的应用前景和挑战进行分析和展望。
本文将全面系统地介绍超疏水材料的制备技术、性能表征以及实际应用情况，为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考和借鉴。
二、超疏水材料的理论基础超疏水材料的理论基础主要源自固体表面的润湿理论，特别是与接触角和滚动角等关键参数紧密相关。
在理想情况下，当水滴与固体表面的接触角大于150°并且滚动角小于10°时，该材料被认为是超疏水的。
这一特性通常归因于材料表面的微纳米结构和低表面能物质的存在。
表面粗糙度对于实现超疏水性至关重要。
微纳米结构通过增加固液接触界面的复杂性，使得水滴难以在材料表面铺展。
这些微纳米结构还能够捕获空气，形成一层空气垫，从而进一步减少固液接触面积，增强疏水效果。
另一方面，表面能也是影响润湿行为的关键因素。
低表面能物质能够降低固体表面对水滴的粘附力，使得水滴更容易在材料表面滚动而非停留。
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超疏水性材料表面的制备、应用和相关理论研究的新进展范治平1,魏增江1,田 冬1,肖成龙1,孙晓玲1,陈承来2,刘伟良1*(1.山东轻工业学院材料科学与工程学院,玻璃与功能陶瓷加工与测试技术山东省重点实验室,济南 250353;2.山东省聊城水文局,聊城 252055)摘要:文章总结了Wenzel方程、Cassie方程及一种具有极高精确度的,可方便测出固体表面上液滴前进角和后退角的测试方法等超疏水表面的最新理论研究成果;回顾了溶胶凝胶法、化学修饰法、喷涂法、液相法、化学蚀刻法、水热法、微相分离法、原位聚合法、静电纺丝法、阳极氧化法等近几年出现的超疏水表面的制备方法;介绍了在微物质能量、生物医学、光学、燃料以及电池应用等领域超疏水表面的最新功能性的应用。
最后,客观地展望了超疏水表面制备及理论研究的发展方向。
关键词:超疏水;超疏水表面;仿荷叶;微纳米结构;接触角一般认为水滴接触角大于150 的表面称为超疏水表面。
超疏水表面的制备通常包括粗糙表面的制备和使用低表面能物质对粗糙表面进行修饰这两个步骤。
随着实验技术的不断革新,一些添加剂、助剂的使用,使得制备工艺进一步完善,进而得到了一些简单、可操作性强且产出成品性能良好的制备方法。
近年来,超疏水表面凭借其特有的自清洁性及良好的生物相容性,受到了更加广泛的关注。
本文介绍了超疏水表面的理论研究进展,探讨了多种新型制备方法及其功能性的应用。
1 超疏水理论进展浸润性是固体表面重要的特性,接触角是衡量固体表面浸润性的主要指标。
最早描述液滴在固体表面接触角的是杨氏方程[1],说明了接触角与固体表面能的关系。
s,g= s,l+ g,l cos (1)公式(1) s,g、 s,l、 g,l分别为固气、固液、气液间的界面张力。
Wenzel[2,3]对杨氏方程进行了修正,指出由于实际情况下材料表面粗糙不平,使得实际接触面积要比理想表面积大,为此提出了Wenzel方程:co s =r( s,g- s,l)/ g,l(2)公式(2)中:r=实际接触面积/表观接触面积。
与杨氏方程相比,cos =r cos 称 为表观接触角, 为杨氏接触角。
显然r>1,根据Wenzel方程可知,对于疏水表面来说粗糙的表面会更疏水。
Cassie等[4]认为水滴在粗糙表面接触存在两种界面:水滴与固体界面以及由于毛细现象水滴无法进入微孔而形成空气垫从而形成的水滴与空气垫界面,并认为水滴与空气垫的接触角为180 ,因此,提出粗糙表面的水滴的接触角为:co s =f1co s -f2(3)式中,f1、f2分别为粗糙表面接触面中液固界面的面积分数与气固界面的面积分数。
Cassie等[4]还研究了固体光滑表面不均一组分对疏水性的影响,认为非均一组分表面的疏水性是各组分疏水性的加和,表观接触角 与各组分本征接触角 i的关系如下:cos =a1cos l+a2cos 2(4) a i是构成表面各组分的重量分数,a1+a2=1。
基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(2007BS04007);山东轻工业学院博士科研启动基金资助;作者简介:范治平(1984-),男,硕士研究生;*通讯联系人,T el:0531 ********;Email:liuw l@.判断表面的疏水效果时,还应考虑水滴是否容易滚落。
前进接触角与后退接触角之差称为接触角滞后,接触角滞后越小说明液滴越易于滚落。
接触角滞后的研究具有重要的理论和应用价值,一般认为接触角滞后主要是由表面粗糙度、化学不均等因素引起的。
一个液滴要从倾斜表面滚落,重力必须克服表面张力。
Furm idge等[5]提出了计算液滴在表面自发移动所需倾角的计算方程:mg sin=k! lv(cos r-cos a)式中m为液滴的重量,g为重力加速度,k为常数,!为液滴与表面接触直径, a和 r分别是前进角和后退角, lv是气液表面张力,是表面倾斜的角度。
由前进角和后退角的值可以计算出能使液滴滚动的表面最小倾角。
由公式可以看出,接触角的滞后越小,能使液滴发生滚动的最小倾角就越小,即液滴越容易从表面滚落。
Restag no等[6]设计出一种全新的、可以方便地测出固体表面上液滴前进角和后退角的测试方法,并且具有极高的精确度。
实验用全氟物质修饰表面,以两种不同的液体作为测试液,并且通过计算建模方式对该技术进行了细致的阐述,从而确定了接触角的值。
此技术方法简单,有较强的可操作性,尤为适合低接触角滞后的表面。
2 超疏水表面的制备方法超疏水表面的制备方法近年来也得到了很大的发展,常见的有溶胶凝胶法、化学蚀刻法、化学沉积法、模板法等等,人们利用这些方法得出了不少性能优异的超疏水表面。
2.1 溶胶凝胶法Fang等[9]用溶胶凝胶法,在玻璃基材上形成伯姆石晶体,随后用氟硅烷修饰,得到超疏水表面,水滴接触角可达到168.3 。
Shi等[10]水解由异丙醇铝和乙酸乙酯组成的螯合物制得溶液,将涂层后的玻璃板用硬脂酸/正己烷混合液修饰,得到透光率为62%,水滴静态接触角168 的半透明薄膜。
Chen等[12]基于硅面,以硅酸乙酯为前体溶液,形成粗糙表面后进行修饰,得到高透光且接触角为156 的薄膜。
实验将不同的聚合物掺入溶液中对比。
结果表明,不同的掺杂物对膜各项性能影响不同。
Kiyoharu等[11]用氧化铝凝胶涂层,形成粗糙薄膜后用氟硅烷修饰。
处理过程中加入添加剂,进行对比。
结果表明添加酸或碱,使pH值在5 5~8 0之间会促进粗糙表面的形成;加入无机盐和醇类会抑制粗糙表面的形成。
以上两个实验探讨了影响溶胶凝胶法制备超疏水膜的因素,为确定该法最佳反应条件提供了依据。
该法所需处理温度较低,且操作周期较短,在保证超疏水性能的同时保留了基板原有的光透射率,这几个优点为其广泛应用拓宽了领域。
2.2 化学修饰法Xue等[14]使用已进行化学修饰的硅纳米颗粒(V SiO x NPs)制备出超疏水表面,并用直径在150~ 1600nm范围内的颗粒进行对比,结果表明,超疏水效果主要是由粗糙的表面形态,而非化学组分所主导的。
该实验进一步证实了表面形貌对超疏水性能的重要影响,为该领域理论的进一步发展提供了依据。
Chen等[15]在不锈钢表面首先构造出微 纳米二层结构,然后使用低表面能材料进行修饰,最终得到具有超疏水效果的表面,水滴在该表面的接触角为150 ,滚动角为4 。
此方法成功应用在金属材质上,为工业设备及金属防锈研究开阔了思路。
Nystrom等[13]用原子转移自由基聚合(ATRP)制出粗糙表面后用全氟链及烷基链分别进行修饰,得到超疏水的纤维素表面。
对比实验表明,在超疏水性能、自清洁功能及稳定性等各项性能的表现上,使用烷基链进行的修饰取得了类似于用全氟链进行修饰所得到的效果。
该方法结合了当今流行的AT RP 法,拓宽了制备超疏水表面的思路,但因ATRP所需反应条件及设备都较苛刻,故在推广上有一定难度,如攻克这一瓶颈,则此方法发展空间极大。
2 3 模板结合烧结法H ou等[7]采用模板法首次以普通滤纸作为模板,将聚四氟乙烯与模板进行冷轧处理之后烧除滤纸模板,所得到的聚四氟乙烯表面呈现出仿荷叶形貌。
将该表面置于不同的酸环境中,表现出稳定的超疏水性。
此法可重复性强、便于操作,是一种简单的制备超疏水表面的方法,规模化生产前景较好。
2.4 喷涂法Wu等[8]采用烷基羧酸金属盐类,例如Cu[CH3(CH2)10COO]2等制成溶液,通过喷涂法将溶液直接喷涂到基板表面,常温固化后,即可得到超疏水表面。
优化溶液的浓度配比可得到稳定性较好的超疏水层。
该方法对环境友好,形成的超疏水表面易于修复,适用性广,对于各种基材例如金属、玻璃、纸张等都有很好的粘着力,发展前景广阔。
2.5 电解沉积法Xi等[16]在铜质基材上通入电流,当电流密度达到0.08A/cm2时得到仿荷叶形貌的表面,水滴在该表面上的接触角为153 5 、滚动角为7.9 。
该实验第一次证实了在亲水性金属基材上可以存在超疏水表面。
该法与Chen等[15]所介绍的都是基于金属材质的方法,而与其不同的是该法没有使用任何化学材质进行表面修饰,成本低廉,操作简单,可重复性强,是一种值得推广的好方法。
2.6 微相分离法Chen等[17]利用聚氯乙烯在四氢呋喃和乙醇混合溶液中的微相分离现象,得到了超疏水膜,水滴接触角为154 ,滚动角为7 。
实验设置了参照实验,结果表明pH值在1到13的宽幅范围内,水滴接触角变化很小,呈现出较好的耐受性。
将该表面暴露于室外,接触角变化很小。
此种制备工艺相比其它方法有较大的精简、可重复性强且得到的薄膜超疏水性能稳定、耐受性好,是一种不错的制备方法。
2.7 原位聚合法张春雨等[18]采用一种新方法,利用蒙脱土(M M T)能在醇中发生层间膨胀以及Mg Cl2能与醇形成醇合物的性质,将Zieg ler Natta催化剂组分T iCl4和M gCl2负载到M M T的层间,利用Ziegler N atta催化剂特有的∀形态复制效应#,通过乙烯原位聚合制备出了具有微纳米结构、花瓣形态的表面,该表面与水的接触角为(152.2∃0.8) 。
该种方法构思巧妙,设计合理,但实验步骤稍显复杂,可适当推广。
2.8 液相法宋明玉等[20]不使用任何模板、表面活性剂或添加剂,直接通过液相制备方法,使铜基底上生成氧化铜的微 纳米结构,得到了超疏水性良好的表面。
王玲等[19]利用氢氟酸调控溶液的pH值,在95%下制备出了具有∀花球#特征的微纳米阶层结构薄膜。
该表面不仅具有超疏水性,而且在真空紫外光照和暗室保存的循环作用下具有超疏水/超亲水可逆转变的特征。
这种新颖的结构及其特异的润湿特性,有助于该薄膜在微流体器件上的应用,且此种可进行双超性转换的表面在今后众多领域会有很大的发展空间。
2.9 化学蚀刻法潘立宁等[21]使用盐酸刻蚀,阴离子表面活性剂作为辅助刻蚀剂,在铝质的表面形成微纳米粗糙结构,此表面经过低表面能物质的修饰,形成了接触角大于160 的超疏水表面,使用此种方法得到的表面在不同pH环境及长期暴露状态下仍具有良好的超疏水性,表现出良好的稳定性。
2.10 静电纺丝法与煅烧法相结合王丽芳等[22]用静电纺丝技术先制备出粗糙的聚乙烯基吡咯烷酮/钛凝胶复合纳米纤维网膜,然后用修饰剂进行修饰,这样不需后续处理,就能制备T iO2超疏水材料,所得到的表面与水的接触角为154 5 ,滚动角2.1 。
这种方法采用的修饰剂成本较低,所得材料可被设计用于防水织物、无损失液体运输、微流体等领域,具有良好的应用前景。
2.11 阳极氧化法李康宁等[23]采用阳极氧化技术与喷砂方法相结合,通过氟硅烷的修饰,制备出铝基超疏水表面。
该表面可以稳定捕获空气形成气垫,水滴接触角达到157 ,经计算得出表面约有92.3%的面积是水滴和空气接触。