下载文档原格式
收稿:2005年11月,收修改稿:2006年3月 *国家自然科学基金项目资助(No.20506005)**通讯联系人 e mail:zhryang @超疏水涂膜的研究进展*曲爱兰 文秀芳 皮丕辉 程 江 杨卓如**(华南理工大学化工与能源学院 广州510640)摘 要 超疏水涂膜以其独特的性能,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。
但目前的制备技术制约了其在建筑外墙涂料等大型设施方面的应用。
探索如何采用简单有效的方法构造和调控涂膜的双微观结构,从而获得性能持久优异的超疏水性涂膜,并有效应用于生产和生活的各个方面是这一领域研究的最终目标。
本文就超疏水材料表面理论的发展和近几年来超疏水膜制备技术取得的新成果进行了概括,并指出制备超疏水涂膜存在的问题和发展方向。
利用表面能极低的含氟材料,将溶胶 凝胶、相分离技术和自组装梯度功能等技术有机结合,获得适宜的表面粗糙度和微观构造,是实现超疏水涂膜工业化生产的可行途径。
关键词 超疏水膜 接触角 表面双微观结构 梯度功能中图分类号:O647;TB43 文献标识码:A 文章编号:1005 281X(2006)11 1434 06Studies on Super Hydrophobic FilmsQu Ailan Wen Xiufang Pi Pihui Cheng Jiang Yang Zhuoru(The School of Chemical and Energy Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract Super hydrophobic film is of promise prospect applied in various industrial products.But it is limited by preparing techniques for use as coatings of outside building and large equipments.It is the aim to search simple and effective methods to prepare and control the micro nano binary structure to get super hydrophobic coating.Here we briefly review the development of the theory and recent progress in the process and properties of super hydrophobic films.It is a possible way to realize industrial produc tion of super hydrophobic coating with appropriate roughness and microstructure by the combination of different technologies such as sol gel,phase separation and self assembly of low surface energy materials.Key words super hydrophobic film;contac t angle;micro nano binary structure;gradient function1 引言近年来,植物叶子表面的超疏水性和自清洁效果引起了人们的很大兴趣。
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。
第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·23·耐久超疏水表面的研究进展徐文婷，傅平安，欧军飞*（江苏理工学院 材料工程学院，江苏 常州 213001）摘要：超疏水表面在油水分离、腐蚀防护、防水抗冰等领域具有广泛的研究和应用价值。
然而，其实际应用并未达到预期的广泛程度，主要制约因素在于表面的耐久性不足。
超疏水表面的失效主要体现在两个方面：一方面，由于表面粗糙结构在承受机械载荷时容易遭受高局部压力而受损；另一方面，由于低表面能分子在高温、光照和强氧化剂等刺激下容易发生分解失效。
为了解决上述问题，从耐久型超疏水表面的特点入手，提出了提高超疏水表面耐久性的典型策略。
这些策略包括：（1）构建弹性基底，这可以将微结构上的载荷转移至基体，减少微结构受损的可能性；（2）微结构保护，这种方法通过构筑刚性的护盾，保护了更低尺度的纳米结构免于受损；（3）胶黏+涂装，该策略是通过中间层连接，强化基体与表面微纳结构的结合力；（4）利用低表面能物质的自修复能力，这种方法可以在表面受损后通过自我修复特性恢复其超疏水性；（5）微结构的重建，可以在表面粗糙结构遭破坏后，使其恢复原貌。
最后，对耐久超疏水表面的发展提出了前瞻性的展望，提出了耐久超疏水表面绿色可持续发展的新方向。
关键词：鲁棒性；仿生表面；自修复；铠甲表面中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0023-17DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.002Research Progress on Durable Superhydrophobic SurfacesXU Wen-ting, FU Ping-an, OU Jun-fei(School of Materials Engineering, Jiangsu University of Technology, Jiangsu Changzhou 213001, china)ABSTRACT: Superhydrophobic surfaces have emerged as an exciting area of research with immense potential in various fields.These surfaces, when designed correctly, can repel water to an extraordinary extent and find applications in oil-water separation, corrosion protection, waterproofing, and anti-icing. However, their practical application has been hindered by a lack of durability. The failure of superhydrophobic surfaces can be attributed to two main factors. Firstly, the rough surface structure is susceptible to damage under high local pressure when subjected to mechanical loads. The microstructure, which is the physical foundation of the superhydrophobicity, can be easily crushed or deformed under stress. Secondly, the low surface energy molecules, which are the chemical basis of the superhydrophobicity, tend to decompose and deteriorate when exposed to stimuli such as high temperature, light, and strong oxidants. As a result, the surface's superhydrophobicity diminishes over time.To address these challenges and enhance the durability of superhydrophobic surfaces, several strategies have been proposed. (1) The first strategy involves the construction of elastic substrates. By using elastic materials as substrates, the load on the microstructure can be transferred to the matrix, reducing the likelihood of damage. This approach ensures that the收稿日期：2023-09-28；修订日期：2023-11-07Received：2023-09-28；Revised：2023-11-07基金项目：江苏省高等学校自然科学研究重大项目（23KJA430006）Fund：The Natural Science Foundation of the Jiangsu Higher Education Institutions of China (23KJA430006)引文格式：徐文婷, 傅平安, 欧军飞. 耐久超疏水表面的研究进展[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 23-39.XU Wen-ting, FU Ping-an, OU Jun-fei. Research Progress on Durable Superhydrophobic Surfaces[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 23-39. *通信作者（Corresponding author）·24·表面技术 2023年11月superhydrophobic surface remains intact even under mechanical stress. (2) The second strategy is microstructure protection. A protective shield can be constructed to safeguard the delicate micro/nanostructures from damage. This rigid shield acts as a barrier, shielding the micro/nanostructures from external forces or harsh conditions. Using materials with high mechanical strength and chemical stability prevents the degradation of the micro/nanostructure. (3) The third strategy is utilizing an adhesive+coating. By using an intermediate layer, the adhesion between the substrate and surface micro/nanostructures can be enhanced. This adhesive layer improves the overall durability of the superhydrophobic surface by providing additional support and stability. (4) The fourth strategy involves the use of self-healing materials. Superhydrophobic surfaces can be made from low surface energy materials with self-healing capabilities. These materials can restore their superhydrophobicity even after the surface has been damaged or compromised. This property ensures that the surface can maintain its water-repellent properties over a longer period. (5) The fifth strategy is the reconstruction of microstructures. This approach involves repairing or replacing the damaged microstructures to restore the surface's superhydrophobic properties and performance.Looking ahead, the development of durable superhydrophobic surfaces holds great promise. It offers new opportunities for green and sustainable solutions in various industries. By incorporating the aforementioned strategies, researchers and engineers can create superhydrophobic surfaces that are not only highly efficient but also long-lasting and resilient. These durability enhancement strategies pave the way for the practical implementation of superhydrophobic surfaces in real-world applications, enabling their widespread use and impact. This will contribute to the development of green and sustainable technologies for a wide range of applications.In conclusion, the development of durable superhydrophobic surfaces is crucial for advancing the fields of oil-water separation, corrosion protection, waterproofing, and anti-icing. By addressing the challenges related to surface durability through strategies such as constructing elastic substrates, microstructure protection, adhesive+coating, utilizing self-healing materials, and reconstructing microstructures, the practical application of superhydrophobic surfaces can be significantly enhanced. This will contribute to the development of green and sustainable technologies for a wide range of applications.KEY WORDS: robust; bio-inspred surface; self-healing; armoured surface随着生物进化的不断演进，自然界中许多生物逐渐进化出了具有超疏水性的表面，这些表面具有独特的微观结构和低表面能物质，使得水滴在其表面难以附着[1-5]。
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。
第33卷第4期2012年4月纺织学报Journal of Textile Research Vol．33，No．4Apr．，2012文章编号：0253-9721（2012）04-0146-07纤维基超疏水功能表面制备方法的研究进展薛朝华，尹伟，贾顺田（陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021）摘要对纤维基超疏水功能表面的制备方法进行综述，着重对比层层组装法、溶胶凝胶法、水热法、纳米粒子负载法以及气相沉积法等在大面积纤维基粗糙表面的构筑方面存在的各自优势及应用情况。
对超疏水表面制备过程中的低表面能处理方法进行归纳，同时对超疏水表面的功能复合及研究发展趋势进行展望。
认为超疏水表面的功能性、性能稳定性、产品适用性及环保性能是未来超疏水表面研发的发展方向。
关键词超疏水表面；纤维材料；表面粗糙度；疏水化处理中图分类号：TB 332文献标志码：AProgress in fabrication of fiber-based superhydrophobic surfacesXUE Chaohua ，YIN Wei ，JIA Shuntian（College of Resource and Environment ，Shaanxi University of Science and Technology ，Xi'an ，Shaanxi710021，China ）Abstract This review summarized the methods of preparation of fibrous superhydrophobic surfaces ，focusing on the utilization of approaches of layer-by-layer assembly ，sol-gel processing ，hydrothermal synthesis ，coating with nanoparticle composites ，and chemical vapor deposition in surface roughening．The handling methods of low surface energy during preparation of superhydrophobic surfaces were also summarized．Multifunctionalization and future trends of superhydrophobic surfaces were envisioned ，emphasizing the functionality ，stability ，applicability ，and environmental orientation．Key words superhydrophobic surface ；fiber material ；surface roughness ；hydrophobization 收稿日期：2011－04－05修回日期：2011－11－04基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）项目（2011CB612309）；国家自然科学基金项目（51073091）；陕西省自然科学基金项目（2009JQ6007）；陕西省教育厅科研计划项目（11JK0971）；陕西省重大科技创新专项资金计划项目（2011ZKC05-7）；陕西科技大学博士科研启动基金项目（BJ08-11）作者简介：薛朝华（1974—），男，教授，博士。
超疏水表面的制备及其性质研究随着科学技术的不断发展，科学家们不断探索新的物质制备方法，寻求更高的工程技术应用。
其中，超疏水表面是一种备受研究者们关注的材料，因为其具有很多特殊的性质，能够广泛应用于各种领域。
一、超疏水表面的定义和意义超疏水表面是指一种表面能够使水分距离其迅速溢出的表面。
当水滴落到这种表面上，其表面张力 /黏附能会使得水珠变得特别小，此时，水滴向外的接触角会达到90度以上，这种表面常用作自洁、排水和防污染等方面。
超疏水表面深受生活中的应用广泛赞誉。
在医学领域，为潜在药物材料提供了广泛的应用；在环境领域，用于水污染的处理；在汽车钣金表面，能够有效避免大气污染和噪音的影响；在纺织工业，能够有效增强织物的防水能力，降低腐蚀性化学品的接触。
二、制备超疏水表面的方法制备超疏水表面需要确定一组特殊的化学菜单，以及实现多层分层 (从毛细多层表面) 来避免暴露到表面。
此外，为了让疏水能力记录相对优美和准确，制造者们还需要准确地把控材料的流量和温度，使其能够在其他物质表面中崩溃。
1、化学沉积法化学沉积法制备超疏水表面是一种比较常见的方法。
该方法是通过化学沉积挥发性和锐化的溶液，将纳米颗粒分散在表面上，从而形成疏水表面。
同时，与表面增强感受中使用的铜镀法类似，制造者们还可以使用皮质碳纤维进行疏水表面制备。
2、电极沉积法相对于化学沉积法，电极沉积法的制备方法更加复杂。
制造者将钼或铜通过电子感应、蒸降和金属复合的方式，放置于硅基材料上。
在这种复合过程中，制造者需要精确地控制复合过程中的电压和湿度，这样才能有效确保超疏水表面的品质。
三、超疏水表面的性质研究超疏水表面基本特性已经被科学家们深入研究。
如果要进一步研究这个表面的特性，就需要从表面能量、防污性、稳定性、抗磨耗性、生物适应性和环境友好性等方面进行深入考虑。
1、表面能量疏水性由表面能的值密切关系密切。
因此，测定超疏水表面的表面能称为评估其疏水性能的重要前提。
