第六章 疏水材料--超疏水

超疏水材料的润湿性能超疏水材料是一种新型材料，具有出色的润湿性能。

润湿性能是衡量材料表面与液体之间相互作用的重要指标。

超疏水材料的润湿性能得到了广泛的关注和研究。

本文将从润湿的基本原理、超疏水材料的制备方法以及应用前景等方面，探讨超疏水材料的润湿性能。

润湿是指液体在固体表面上的展开程度。

根据展开的程度，可以将润湿分为完全润湿、不完全润湿和不润湿三种状态。

润湿性能主要取决于固液相互作用力、表面形貌以及表面能等因素。

而超疏水材料则是通过合理设计表面结构和改善表面性质，使材料具有极低的液体接触角，从而呈现出超疏水性质。

超疏水材料的制备方法有很多种，其中常见的方法包括化学改性、纳米改性和激光刻蚀等。

通过表面化学改性，可以改变材料的表面能，从而提高材料的润湿性能。

纳米改性则是在材料表面上引入纳米结构，增加表面积，从而增强液体与材料的相互作用力，提高润湿性能。

激光刻蚀是一种先进的制备方法，可以通过控制激光参数和刻蚀方式，在材料表面形成微纳米结构，从而实现超疏水性质。

超疏水材料在许多领域具有广阔的应用前景。

在生物医学领域，超疏水材料可以应用于人工器官的制备和医药领域的药物传输。

由于超疏水材料表面能低、液体接触角大，可以降低液体与材料的接触面积，减少液体在材料表面的摩擦，从而降低材料磨损和生物组织的损伤。

在环境保护领域，超疏水材料可以应用于油污水的处理和油水分离。

由于超疏水材料对水具有极低的润湿性，可以实现水与油的分离，为油污水的处理提供了新的途径。

在能源领域，超疏水材料可以应用于太阳能电池和节能建筑等方面。

由于超疏水材料表面能低，可以减少太阳能电池表面的反射损失，提高电池的光吸收效率。

在节能建筑方面，超疏水材料可以应用于建筑材料的涂层，实现材料表面的自洁能力，减少清洁维护成本。

总之，超疏水材料具有出色的润湿性能，通过合理设计表面结构和改善表面性质，可以实现极低的液体接触角。

超疏水材料的制备方法有很多种，包括化学改性、纳米改性和激光刻蚀等。

超疏水-是指水滴在材料表面呈球状，接触角大于150°。

超疏水-是指水滴在材料表面呈球状，接触角大于150°。

真正具有本征超疏水的材料是不存在的，对于平整材料而言，最大的水接触角不过119°。

但是可对金属材料进行表面修饰，实现表面粗糙化或者修饰低表面能物质，使其接触角大于150°，从而实现超疏水性能。

学术术语来源---TiAl6Vi4表面超疏水修饰后的体外抑菌实验文章亮点：实验创新性采用电化学阳极氧化法在TiAl6Vi4钛合金表面制备TiO2纳米管薄膜，并通过氟硅烷自组装修饰成功制备超疏水表面，使其接触角>150°。

通过比较超疏水表面、普通疏水表面和亲水表面对金黄色葡萄球菌贴附的作用，验证通过增加内植物表面疏水性可提高其抑菌效果。

关键词：生物材料；骨生物材料；钛金属TiAl6Vi4；细菌贴附；超疏水；钛金属；感染主题词：生物相容性材料；钛；葡萄球菌,金黄色；疏水及亲水作用摘要背景：研究表明，材料表面亲、疏水性(即表面浸润性)是影响细菌黏附的重要原因。

目的：探讨钛金属TiAl6Vi4表面超疏水改性后对金黄色葡萄球菌的抑菌作用。

方法：将TiAl6Vi4板块经砂纸、酸溶液抛光和超声清洗后，随机分组：超疏水表面组采用电化学阳极氧化法在TiAl6Vi4表面制备TiO2纳米管薄膜，并通过氟硅烷自组装修饰；亲水表面组采用电化学阳极氧化法在TiAl6Vi4表面制备TiO2纳米管薄膜；疏水表面组对TiAl6Vi4表面行氟硅烷自组装修饰，分别测量3组表面的接触角。

将3组样品浸泡于金黄色葡萄球菌菌液中2 h，观察样品表面细菌黏附和分布状态，以及浸泡过样品剩余菌液的A值。

结果与结论：亲水表面组表面多数金葡菌彼此聚集、重叠，呈葡萄串形态；疏水表面组表面细菌有聚在一起的趋势，但没有彼此重叠、覆盖，只是单层排列，没有形成葡萄串表面；超疏水表面组表面细菌分散排布，一般只有两三个细菌在一起，不成串，不重叠。

超疏水材料的制备及其表征近年来，超疏水材料在各个领域被广泛应用。

超疏水材料的制备和表征成为了当前研究的热点问题。

本文将介绍超疏水材料的制备方法及其表征手段。

一、超疏水材料的制备方法超疏水材料的制备方法主要包括可控表面粗糙化、表面化学修饰和特殊涂层三种方法。

1.可控表面粗糙化可控表面粗糙化是制备超疏水材料的一种常用方法。

通过长期算法、电解蚀刻、阳极氧化等方法，可以在普通表面上形成各种化学及物理结构的表面粗糙化。

通过不同结构和尺度的表面粗糙化可以得到不同类型的超疏水材料。

2.表面化学修饰表面化学修饰通常是通过改变表面化学功能团或化学键的种类和密度等手段来实现的。

这种方法一般用于特殊场合，例如在生物医学领域制备超疏水材料等。

3.特殊涂层特殊涂层是制备超疏水材料的另一种方法。

通过是原位合成、溶液浸渍、离子束沉积、以及等离子体蒸汽沉积等方法，可以在普通表面上添加不同材料的涂层，从而得到不同类型的超疏水材料。

二、超疏水材料的表征手段超疏水材料的表征手段主要包括显微镜、接触角计、气-液吸附法及表面粗糙度计等。

1.显微镜针对表面微观结构的研究，显微镜是一种好的表征手段。

分别可以利用扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜等技术来研究其表面结构与形貌。

2.接触角计接触角是表征超疏水性的关键指标之一。

通过测量角度可以获得材料与液体的表面张力，并根据静电学的理论公式进行计算。

当接触角大于150度时，即可认为材料为超疏水性。

3.气-液吸附法气-液吸附法可以直接测定材料孔径及比表面积。

该手段用于评价材料内部微结构与机理。

4.表面粗糙度计表面粗糙度计是一个用于测量材料表面形貌参数的工具。

通过测量表面高度和微观成分等参数来获得显示材料表面粗糙度的图像。

三、结论目前，超疏水材料的制备和表征技术已经比较成熟。

通过对超疏水材料的表征，可以更加深入地理解其性质和应用场景，从而更好地推动超疏水材料的研究和应用。

未来随着化学和材料领域的不断发展，相信超疏水材料会有更多的应用前景。

捷的合成方法制备出有机/无机树莓状结构的微球。

分别采用乳液聚合法和分散聚合法制备出粒径为微米级和纳米级左右的PS 高精度微球。

为制备出微球的阶层结构，可采用简单物理混合的方法，经过疏水化处理后的微球，可将其用于铜网的表面修饰，发现可以得到相同的高效油水分离特性的铜网，呈现出超疏水优良的特性。

1.3 绿色无氟超疏水材料郗盼毅等[4]用模板法通过模板“镜像”效应，以新鲜荷叶为模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料，使天然的竹材表面呈现出微纳米层次的乳头状凸起结构；涂覆法是将样品完全浸入含有低表面能材料的化学溶液中，然后进行干燥固化成型；电放技术是用聚合物溶液在电场库仑力的作用下被极度拉伸的情况下形成喷射出高速细流，随后落在基板上形成微/纳米纤维膜。

2 超疏水材料的应用在各个领域，超疏水材料的应用不仅相当广泛而且有极大的进展。

因其优异的超疏水性而具备防腐蚀、自清洁、防覆冰的性能，广泛运用于各个邻域，其中包括对金属材料、纺织材料、木材材料、生物组织、口腔医学等，由此可见超疏水材料有着巨大的发展前景和商业潜力[2]。

2.1 金属材料领域的应用利用超疏水材料的防腐蚀特性，可将超疏水材料作为金属涂层保护金属。

SULTONZODA Firdavs 等[5]用硬脂酸乙醇溶液处理后，铝合金表面获得了铝与水在60 ℃下反应形成的纳米-微米二级粗结构。

另外，硬脂酸在铝合金的表面上具有长的键合分支，从0 引言超疏水材料是一种新型材料，广泛应用于各个领域，用于在金属材料领域则具有保护作用，起到了耐腐蚀的效果。

实验证明经过加工该材料也能起到自清洁及耐磨的能力。

随着超疏水材料应用的增加，所面临的问题也在变多，其稳定性成了该材料发展的研究之重。

1 超疏水材料的简介超疏水虽然是一种新型材料，但在自然界中，许多植物叶表面、鸟禽羽毛都具有超疏水性的特点，如蜻蜓的翅膀、池塘的荷叶等[1]。

目前超疏水材料分为两大类：天然和人工合成。

天然的超疏水材料大多来源于自然界的动植物，具有良好的相适应性并且易降解，具有亲水基团，对环境友好。

超疏水材料研究意义及方法简介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]。

超疏水表面通常被定义为接触角大于150°，滚动角小于10°的表面[3]，这种独特的浸润性，使其在自清洁[4-5]、金属防腐[6-7]、防覆冰[8-9]、抗污染[10]、油水分离[11-12]、微流体装置[13-14]等领域具有巨大的应用价值。

近年来超疏水表面在基础研究和工业应用上发挥出巨大的影响，因此收到受到人们的广泛关注。

2、国内外研究现状受自然界中“荷叶效应”的启发，人们发现超疏水表面是由粗糙的微观形貌和疏水的低表面能物质共同决定的[15-16]。

这种特殊的结构有助于锁住空气，防止水将表面润湿，因此水滴在表面上形成球形。

近年来，人们基于此原理构造出很多仿生超疏水表面，主要分为以下两种途径：一种是对分级几何粗糙结构表面进行疏水化修饰；另一种是通过在疏水表面构造多级几何粗糙结构。

其中，低表面能的表面制作在技术上已经相当成熟，而微观几何粗糙度的构建才是构造超疏水表面的难点，目前国内外构造微纳粗糙结构的方法主要包括模板法[17]、相分离法[18]、刻蚀法[19]、化学气相沉积法[20]、溶胶凝胶法[21]、层层自组装法[22]、静电纺丝法[23]、印刷法[24]等。

例如，Zhou等[25]将十三氟辛基三乙氧基硅烷（FAS）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）和FAS改性的二氧化硅溶解在己烷中，将织物浸泡其中，再取出于135℃固化30min，得到耐磨性、耐洗性、化学稳定性优异的超疏水织物。

Wang等[17]采用聚苯胺形成的水凝胶结构为模板，利用正硅酸乙酯的水解原位生成二氧化硅，再在表面沉积十八烷基三氯硅烷形成超疏水涂层，具有力学性能优异、透明、可拉伸等优点。

Sparks等[26]选用季戊四醇四（3-巯基丙酸酯）、三烯丙基异氰尿酸酯、2,4,6,8-四甲基-2,4,6,8-四乙烯基环四硅氧烷以及疏水二氧化硅粒子，利用一步喷涂法，在紫外光下发生巯烯点击反应形成有机-无机杂化交联涂层。

1、木纹纸质是一种表皮装饰纸，木皮是半天然装饰材料。

2、木纹纸上的花纹为印刷出来的;木皮上的花纹为优质木材本身带有的花纹。

3、木纹纸厚度一般在0.5~1.0mm;木皮的厚度一般为1.0mm~2.0mm。

4、木纹纸按照材质的不同可以用于装饰、家具等的面层或修边;木皮主要用于高级装饰中的面层。

5、木纹纸一般价格低廉;木皮大多都价格较贵。

6、木纹纸本国产品很多;木皮重大多数珍贵树种产品只能靠进口。

用途还包括：塑料包装、香烟酒类包装、1.碳酸钙主要以石灰石和大理石存在，大理石和石灰石主要成分是CaCO3 。

大理石和石灰石做建筑材料，工业上用石灰石制生石灰(CaO)和二氧化碳、制水泥。

2.碳酸钙的物理性质：白色固体，难溶于水。

纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。

标准的名称即超细碳酸钙。

纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。

可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。

用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。

纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性。

纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，具有稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能．适应性强等优点。

纳米碳酸钙的应用范围纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。

造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。

目前，纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿等。

纳米活性碳酸钙作为造纸填料具有以下优点：高蔽光性、高亮度、可提高纸制品的白度和蔽光性；高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本；粒度细、均匀，制品更加均匀、平整；吸油值高、能提高彩色纸的预料牢固性纳米碳酸钙在涂料工业作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点。

纳米级超细碳酸钙具有空间位阻效应．在制漆中，能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用．制漆后，漆膜白度增加，光泽度高，而遮盖力却不降低，主要用于高档轿车漆。

超疏水材料的综述
超疏水材料是指表面疏水性能高于水的材料，具有强烈的超疏水性能，即表面动能较高，水不易结合在表面上，液滴表面能力极高，表面液滴不易渗入或移动。

超疏水材料主要由石墨烯、碳纳米管、金纳米点和有机非金属材料构成，具有均摩擦系数小、表面润湿性低、抗腐蚀、耐磨性能强、耐高温和耐腐蚀性能良好等性能。

超疏水材料的应用领域十分广泛，包括表面处理、润湿剂设计、抗腐蚀、生物技术、水处理等。

此外，结合超疏水材料与微流控学可用于生物传感器和功能性生物附着等方面的研究。

神奇的超疏水材料，灵感来自荷叶荷叶一直以来都被人们誉为自然界中的超级材料，它的神奇之处在于它具有超疏水的特性。

每当雨水滴在荷叶上，它们会迅速从荷叶上滚落下来，不会留下丝毫的痕迹。

这种自洁的能力使得荷叶能够保持干净清爽，不容易被尘土或其他污物所附着。

而现代科学家正是受到荷叶的启发，发明了一种神奇的超疏水材料。

超疏水材料，顾名思义就是能够迅速排除水分、不与水接触的材料。

它的表面由纳米级的微结构组成，这些微结构能够使液体无法接触到材料表面，从而实现超疏水的效果。

超疏水材料有着广泛的应用领域，比如防水涂层、防污涂层、油墨印刷等等。

那么，超疏水材料是如何实现的呢？这种材料的表面具有特殊的纹理结构，如微凸纹、多孔结构等，能够使液体在其上形成类似于雨水在荷叶上的滚落效果。

超疏水材料还具有低表面能的特性，不易与液体发生相互作用，使得液体无法附着在其表面上。

超疏水材料还具有高表面张力的特性，能够迅速排除附在其表面的液体。

超疏水材料的独特性质使得它们在许多领域都有应用前景。

比如在建筑领域，可以使用超疏水材料来制作防水涂层，以保护建筑物免受雨水侵蚀。

在飞机航空领域，可以将超疏水材料应用于飞机的表面，以减少飞行过程中水滴的附着，提高飞行的效率。

在医疗领域，可以使用超疏水材料来制作医疗器械，减少水滴等液体在器械表面的附着，从而减少细菌滋生的可能性。

除了在实际应用中，超疏水材料还具有一些有趣的特性。

如果在超疏水材料的表面滴上一滴水，你会发现水滴会如同小球一样滚动，直到滚落下来。

这是因为超疏水材料表面附着的水滴呈现极高的接触角，水滴的重心被提高了，从而形成了滚落的效果。

超疏水材料的发明是受到了荷叶的启发，并借鉴了荷叶的微结构和特殊表面性质。

这种材料具有许多独特的特性，广泛应用于各个领域，并且在科研和工程实践中有着重要的意义。

它的出现，不仅改变了人们对材料的认识，也为我们的生活带来了诸多便利。

超疏水表面材料的设计与制备随着科学技术的不断进步，人类对材料的要求也越来越高。

其中，超疏水材料的研究和应用在近年来得到了广泛关注。

超疏水表面材料具有强大的防污性能和自清洁能力，能够应用于各种领域，如纺织品、建筑材料和光学涂层等。

本文将从超疏水表面材料的设计原理、制备方法和应用前景三个方面进行论述。

首先，超疏水表面材料的设计需要考虑其表面形貌和化学组成两个重要因素。

在表面形貌方面，根据“莲叶效应”，材料表面的微观结构应尽量增加表面的粗糙度，使水滴接触面积减小，从而使水滴在表面上呈现近似滚动的状态。

常见的表面形貌设计包括微柱状、微针状和微球状等。

此外，表面化学组成也对超疏水性能起到重要作用。

通过在材料表面引入疏水性分子，可以增加材料与水之间的接触角，进一步降低液体在表面上的粘附性。

其次，超疏水表面材料的制备方法多种多样。

常见的方法包括化学法、物理法和生物法等。

化学法是制备超疏水材料的主要方法之一。

通过在材料表面构建特定的化学键或功能基团，使其表面变得疏水。

例如，通过在金属表面形成一层氧化膜，可以使得金属表面呈现出超疏水性。

物理法主要通过改变表面结构和形貌来实现超疏水性能的增强。

例如，利用雷射刻蚀或电解氧化等方法可以在金属表面形成微观或纳米结构，从而实现超疏水性。

生物法则通过模仿自然界中一些生物表面的结构和材料，来制备超疏水材料。

例如，蜡菊叶片表面的微小颗粒结构可以启发设计高效的疏水材料。

超疏水表面材料的应用前景广阔。

其中，纺织品行业是应用超疏水材料的重要领域之一。

超疏水纺织品不仅能够防水和防污，还能够保持面料的透气性和柔软性。

此外，超疏水材料也可以应用于建筑材料领域。

通过将超疏水涂层应用于建筑物的外墙和屋顶材料上，可以防止雨水渗透，减少建筑物的维护成本。

在光学涂层方面，超疏水材料可以应用于相机镜头、太阳能电池板和汽车前挡风玻璃等领域，提高器件的透明性和耐久性。

总之，超疏水表面材料的设计与制备是一个多学科交叉的研究领域。