生物材料表面的超疏水性能研究进展

中国在超疏水材料研究方面的进展分子一班 张雷 3013207391Abstract ：摘要：具有超疏水性、超双疏性等的微纳复合材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用前景，因而也引起科学界的广泛关注。

由于固体表面的浸润性决定于其表面的化学组成和表面形貌，因此通过改变固体的表面自由能和表面形貌可以实现对固体材料表面浸润性控制。

近些年来，这方面的研究吸引了许多科学家和课题组的注意。

可以说，超疏水、超双疏材料的制备正成为一个研究的热点问题。

本文在查阅有关文献的基础上，分析中国在超疏水、超双疏材料制备方面的进展。

关键词：超疏水、超双疏、表面改性、润湿性1、背景：表面润湿性是指液体(通常为水)在固体材料表面的铺展能力。

它是固体表面的重要性质之一, 许多物理化学过程，如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的润湿性密切相关1。

研究表明, 固体表面的润湿性是由其化学组成和微观几何结构共同决的, 定外场如光、电、磁、热等对固体表面的润湿性也有很大的影响2。

固体表面的润湿性通常用水滴在其表面上形成的接触角来衡量, 接触角小于9 0°的表面称为亲水表面,大于9 0°的表面称为疏水表面, 而超疏水固体表面是指与水的接触角为1 5 0°以上的表面。

自然界中存在很多超疏水表面, 最典型的如以荷叶为代表的多种植物叶子表面(荷叶效应Lotus-effect)、蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀以及水鸟的羽毛等3。

受这些自然界中现象的启发，许多课题组都开展了超疏水材料制备方面的研究。

2、超疏水材料制备方法分类：2.1 模板法：江雷课题组组报道了一种以多孔氧化铝为模板制备超疏水材料的方法2。

具体是将一定孔径的氧化铝模板覆盖在聚碳酸酯（PC）膜上，然后加热PC膜将其溶化并将其压入模板的孔内，最后除去模板即可得到纳米棒状的阵列结构。

将模板制备成圆筒状重复上述过程可以得到大面积的阵列PC纳米棒。

2.2气相沉积法（CVD）气相沉积法（CVD）是一种制备微米、纳米结构的有效方法4，因此在近年来在材料学和其它领域获得广泛应用。

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。

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。

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。

所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大于150º。

耐久及导电功能性超疏水材料的研究进展1、研究意义固体材料表面的润湿性是材料科学和表面化学中一个非常重要的特性，许多物理化学过程，如吸附、润滑、粘合、分散和摩擦均与表面浸润性密切相关[1-2]。

受自然界中荷叶表面“出淤泥而不染”的特性的启发，德国科学家Bathlott和Neinhuis首次报道了以荷叶为代表的植物表面的不粘水和自清洁现象，指出这种现象是由表面微结构的乳突和疏水性蜡状物共同引起的，超疏水表面由此诞生[3]。

一般地，我们将水接触角大于150°且滚动角小于10°的固体表面，称为超疏水表面。

除荷叶外，大自然中还存在众多具有特殊浸润性的动植物，如芋叶、水稻叶、玫瑰花瓣以及蝉翼、水黾腿、蝴蝶翅膀、蚊子眼睛等[4,5]。

在自然界中这类生物体的启发下，科研工作者于20世纪后期开展了人工构造超疏水材料的研究工作。

超疏水涂层的构筑一般需满足两个条件：一是低表面能，二是足够的粗糙度。

从制备方法上来说，主要有溶胶-凝胶法、模板法、层层自组装法、化学气相沉积法、刻蚀法等。

近年来，随着科学技术的快速发展，超疏水表面在制备技术及性能研究上有了极大的进步，多种超疏水涂层被相继制备出来，在自清洁[6-7]、金属防腐[8-9]、防覆冰[10-11]、油水分离[12-13]、微流体装置[14-15]等领域展现出巨大的应用价值。

然而，目前制备超疏水材料的方法大多涉及繁琐的工艺过程或昂贵的仪器设备，难以用于大面积的生产；此外，大多数超疏水材料在使用过程中存在持久性不佳、耐用性不强等缺点，特别是容易在机械摩擦或刮擦下受到损伤，导致超疏水性能的丧失；同时，随着现代工业和人工智能化的快速发展，单一的超疏水性已经无法满足材料在柔性电子、快速融冰融雪、无人驱动、透明电极等新兴领域中的使用要求[16-19]。

因此，研究和开发制备工艺简单、抵抗外界破坏能力优异、可实现工业化生产的超疏水材料是具有极大价值的。

另外在设计和制备超疏水材料时，除了使其具备超疏水性，同时赋予其可拉伸性、自修复性、透明性、导电性、导热性等至少一种功能，则会进一步拓宽其应用领域并发挥关键作用，这也是目前在超疏水材料领域中的关键性科学问题。

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。

《仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究》篇一仿生超疏水纳米材料-聚氨酯涂层的研究一、引言随着科技的不断进步，材料科学领域的研究日益深入，其中仿生超疏水材料因其独特的表面性能和广泛的应用前景，受到了广泛的关注。

仿生超疏水材料模仿自然界中生物的疏水特性，如荷叶表面的自清洁效应，这种材料不仅具有优异的防水性能，还能应用于防污、防腐蚀、防冰等多个领域。

近年来，纳米技术与聚氨酯涂层的结合，为仿生超疏水材料的研究提供了新的方向。

本文将重点探讨仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的研究进展、制备方法、性能及其应用前景。

二、仿生超疏水纳米材料的制备方法仿生超疏水纳米材料的制备主要依赖于纳米技术和表面工程。

首先，通过纳米技术制备出具有特定形貌和结构的纳米粒子，如纳米管、纳米线等。

其次，利用表面工程对纳米粒子进行表面改性，使其具有低表面能，从而实现超疏水性能。

此外，还可以通过模板法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等方法制备仿生超疏水纳米材料。

三、聚氨酯涂层的优势与应用聚氨酯涂层因其优异的耐磨性、耐候性、抗冲击性等特性，在众多领域得到广泛应用。

将仿生超疏水纳米材料与聚氨酯涂层相结合，可以进一步提高涂层的性能。

聚氨酯涂层具有良好的附着力和柔韧性，能够有效地将纳米粒子固定在基材表面，形成稳定的超疏水层。

此外，聚氨酯涂层还具有优异的耐化学腐蚀性能和抗污染性能，使其在恶劣环境下仍能保持良好的超疏水性能。

四、仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备与性能仿生超疏水纳米材料/聚氨酯涂层的制备主要涉及纳米粒子的制备、表面改性以及与聚氨酯涂层的复合。

首先，通过适当的制备方法得到具有特定形貌和结构的纳米粒子。

然后，对纳米粒子进行表面改性，降低其表面能。

最后，将改性后的纳米粒子与聚氨酯涂层进行复合，形成具有超疏水性能的涂层。

该涂层具有优异的防水、防污、防腐蚀和防冰性能。

在防水方面，超疏水涂层能使水滴迅速滚落，防止水分渗透到基材内部。

在防污方面，超疏水涂层具有自清洁效应，能有效地抵抗污垢和油脂的附着。

超疏水功能界面的制备及应用一、概述超疏水功能界面，也称为超疏水表面或荷叶效应表面，是一种具有特殊润湿性质的材料表面，其接触角大于150，滚动角小于10，显示出极强的水排斥性。

自然界中，如荷叶、水黾足等生物表面就具有这种超疏水特性，使得水滴在其表面难以停留，容易滚动。

近年来，随着纳米技术的飞速发展，人工制备超疏水功能界面的研究取得了显著的进展，其应用领域也日益广泛。

超疏水功能界面的制备通常涉及低表面能物质的修饰和微纳米结构的构建。

低表面能物质如氟硅烷、长链烷烃等可以通过降低表面张力，使水滴在材料表面难以铺展。

而微纳米结构则可以通过捕获空气，形成一层气垫，进一步增强表面的疏水性。

超疏水功能界面在多个领域具有广泛的应用前景。

在防水材料领域，超疏水表面可以有效提高材料的防水性能，延长使用寿命。

在自清洁材料领域，超疏水表面可以轻易去除表面的水滴和污渍，实现自清洁效果。

超疏水功能界面在油水分离、抗腐蚀、抗结冰、生物医学等领域也具有潜在的应用价值。

本文旨在综述超疏水功能界面的制备方法、性能表征以及应用领域，为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

同时，本文还将探讨当前超疏水功能界面研究中存在的问题和挑战，展望未来的发展方向。

1. 阐述超疏水功能界面的概念及特点超疏水功能界面是一种特殊的表面结构，具有极高的水接触角和极小的滚动角，使得水滴在表面上难以润湿和附着。

这种独特的性质赋予了超疏水功能界面许多引人注目的特点和应用潜力。

超疏水功能界面的水接触角通常大于150，有时甚至接近180，这意味着水滴在接触表面时会迅速弹起，形成类似于荷叶上的“水珠”现象。

这种超疏水性来源于表面的微观结构和化学组成，通过调控表面的粗糙度和引入低表面能物质，可以实现从亲水到超疏水的转变。

超疏水功能界面具有自清洁效应。

由于水滴在超疏水表面上难以停留，因此灰尘、泥土等污染物在表面上的附着力也会被大大削弱。

当水滴滚落时，可以轻易地将这些污染物带走，从而实现表面的自清洁。

超疏水材料研究进展 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】超疏水材料研究进展摘要:本文介绍了超疏水材料的性质、应用、转变、制备以及存在的问题等。

详细介绍了超疏水材料在流体减阻中、抗腐蚀中、建筑防污耐水等领域内、微流体控制方面的应用和常用的几种制备方法。

关键词:超疏水材料；超疏水应用；制备1 引言近年来，超疏水材料引起了人们的普遍关注。

所谓超疏水材料，就是指水在材料平面上的接触角大于150°的材料。

超疏水材料的特性最初是在荷叶上发现的，荷叶表面的超疏水特性赋予了它们非常好的自清洁效应，污染物很容易被水滴带走[1]。

有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代，因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景，研究工作备受各国重视。

固体表面的润湿性是由其化学组成和表面微观结构共同决定的。

目前，通过对荷叶表面自洁性的仿生研究表明，因其层级微、纳米结合的双微观结构和覆盖在上面的低表面能物质的协同效应而表现出完美的疏水性[2]。

人们通常用液体在材料表面的接触角来表征材料表面的润湿性。

按照水滴在材料表面接触角大小的不同，我们可以将材料进行如下分类当接触角小于 90o 时，我们认为这种材料是亲水材料；如果水滴在材料表面的接触角小于5o，那么这种材料是超亲水材料，例如经浓硫酸和双氧水（体积比为 7：3）处理过的硅片，水滴在它的上面会立刻铺展开，展示出超亲水的性质；当材料表面接触角大于 90o 时，我们认为这种材料是疏水材料；如果材料的表面接触角大于 150o那么我们认为这种材料是超疏水材料，例如我们前面所提到的荷叶，水滴在其表面的接触角大于 150o，不能稳定停留，极易滑落，因而造就了它“出淤泥而不染”的性质。

如图1所示，（a）为亲水，（b）为疏水。

(a) (b)图1 接触角示意图2 超疏水材料的用途超疏水材料在流体减阻中的应用超疏水表面的一个突出的性质是滑移效应的出现, 这一点已被广泛认可[3]。

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。

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。

生物表面结构与疏水性能研究王玮琦 3110101712摘要：本文总结了疏水性的表征参数、影响因素及两种描述超疏水性能的经典模型。

综述了目前研究的植物及昆虫表面结构与其疏水性能的关系。

简要介绍了仿生疏水材料的制备方法及应用领域。

通过上述内容，概括了目前该领域研究存在的一些问题并探讨了今后的研究发展方向。

关键词：植物昆虫表面多级结构疏水性自然界的生物经过亿万年优胜劣汰的进化，优化出各种形态、构型、结构和材料，展现出多种多样的功能特性，成为对生存环境具有最佳适应性和高度协调性的系统[1]。

这其中蕴含的奥妙吸引人类不断的探索、学习和模仿，以求解决人类生产生活中遇到的各种问题。

自1977年以来，关于动植物体表疏水性能的研究一直备受关注。

许多植物和昆虫的体表所具有超疏水、自清洁及定向浸润等优异性能，与其复杂的分级图案化表面设计有关。

例如著名的具有自清洁功能的荷叶表面显示出多级结构，其表面的层次是微米结构和纳米结构多阶层自组装相结合而实现的[2]。

这种功能性生物表面对于仿生自清洁材料的制备和发展具有极大的启示和潜在的应用价值。

目前，已有大量的研究结果表明，生物体表的疏水性来源于其微纳米结构特性，且微米与纳米层次的结构在决定生物体表浸润性上也起到各自不同的作用[16]。

1 疏水性研究背景1.1 疏水性强弱的表征参数疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能。

通常把与水的接触角大于90°的固体材料表面称为疏水表面，大于150°则称为超疏水表面[3]。

一个表面疏水性的强弱通过接触角、滑动角、接触角滞后等参数来衡量。

其中，接触角是衡量固体表面浸润性最常用的标准。

滑动角是指液体离开固体表面时的最小倾斜角，接触角滞后是前进接触角（指水滴开始滑动时后缘的最大接触角）与后退接触角（指水滴开始滑动时前缘的最小接触角）之差[4]。

1.2 疏水性强弱的影响因素疏水性是固体表面的重要特性，主要是由表面化学物质和微观结构共同决定的，其中，表面微观结构起到更决定性的作用[5]。

超疏水材料的研究进展2015年5月3日超疏水材料的研究进展摘要：超疏水性材料因为它独特的性质，而在很多方面得到了广泛的应用。

近年来，许多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。

通过研究这些表面微观结构，人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面，从而更好地满足工业中实际应用的需要。

该综述简单地介绍了表面润湿的基本原理和一些自然界中的超疏水表面现象，重点介绍近几年超疏水表面应用的最新研究进展。

最后，对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。

关键词：超疏水、仿生、润湿、功能化表面自然界中，经亿万年的自然选择，许多生物的表面都表现出优良的超疏水性能，比如荷叶、花生叶、莲叶等植物表面和水黾、鲨鱼表皮、沙漠甲虫、蝴蝶翅膀等动物体表。

一直以来，这类自然现象都启发着各领域的科学工作者们，尤其是近几十年，仿生超疏水表面以其优越的防腐蚀、自清洁、防覆冰、抗菌等性能，在防腐、自清洁、建筑防水、流体减阻、防污等领域都有广泛的应用⑴。

因此，对超疏水材料进行总结和展望，对这种材料的发展有重要的意义。

1超疏水原理超疏水表面的定义可以从字面意思上进行理解，即指难以湿润的表面，固体表面的湿润性作为固体表面重要的特性之一，不仅受到固体表面粗糙度的影响，还受固体表面化学成分的影响，我们可以用液体与固体的接触角B来作为是否湿润的判断依据。

接触角越大，表面的疏水效果越好，反之亦然⑵。

当9 =0时，所表现为完全湿润；当9 <90时，表面为可湿润，也叫做亲液表面；当9 >90时，表面则为不湿润的疏离表面；当9 =180°，贝U为完全不湿润。

一般9 >150°称为超疏水表面［3］。

接触角是衡量表面疏水性涂层湿润性的主要指标，但并不是唯一指标，在实际应用中还可以根据前进角、后退角的大小来考虑其动态过程。

前进角与后退角是液滴前进或后退时与固体表面所成的临界角度。

但是如果不断增加或减小固体表面上液滴的体积，不管是粗糙的固体表面还是光滑的固体表面，液滴都无法立即达到平衡状态，这种现象称为接触角的粘滞性。