超疏水材料的研究现状及应用.pdf

超疏水材料的研究现状及应用

超疏水材料的研究现状及应用摘要: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。由于超疏水表面在自

清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引

起了极大的关注，本文简述了超疏水表面的制备方法，归纳了超疏水表面的应用,

对超疏水表面研究的发展进行了展望。

关键词:超疏水表面材料;微流体系统;表面制备方法;表面应用

SuperhydrophobicmaterialsResearc

andApplication

LiYongliang

(JiangnanUniversity,CollegeofChemistryandMaterialsEngineering

Jiangsu

Wuxi214122,China)

Abstract:Superhydrophobicsurfacematerialwithawaterproof,anti-

fouling,canreducetheviscosityofthefluidandotherexcellent

features,iscurrentlyoneofthehotfunctionalmaterials.Assuper-

hydrophobicsurfaceintheself-cleaningsurfaces,microfluidicsystems,

biocompatibilityandotherpotentialapplications,researchonsuper-

hydrophobicsurfacecausedagreatdealofattention,thispaper

outlinesthesuper-hydrophobicsurfacepreparationmethods,summarized

thesuper-hydrophobicsurfaceapplicationofresearchforthe

developmentofsuper-hydrophobicsurfaceswerediscussed.

Keywords:Superhydrophobicsurfacematerial;Microfluidicsystems;

Surfacepreparationmethods;Surfaceapplication

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。随着科学的发展,

各种疏水表面的设计和应用成为研究的热点问题之一。一般认为水滴接触角大于

150?的表面称为超疏水表面。自然界里有很多动植物表面都具有高疏水性和自洁功

能,例如荷叶和水稻叶表面,其表面水的接触角都高达160?以上,滚动角小于3?。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。由于超疏水材料独特的表面特性，使其可广泛应

用于防水、防污、自清洁、流体减阻、抑菌等领域，因此超疏水材料在现实生产和

生活中具有广阔的应用前景。近年来,超疏水性表面的研究已成为比较活跃的研究

课题之一,这对制备新的高性能的功能材料表面有重要的作用。

1超疏水材料的表面特征

润湿性是指液体与固体表面接触时,液体可以渐渐渗入或附着在固体表面上,

是固体表面的重要特征之一,这种特征由固体表面的化学组成及微观结构共同决

定。接触角和滚动角是评价固体表面润湿性的重要参数,理论上疏水表面既要有较

大的接触角,又要有较小的滚动角。超疏水性表面一般是指与水的接触角大于150?,

而滚动角小于10?的表面,这样的表面具有防雪、防污染、抗氧化及防止电流传导

等特性。

植物叶子表面有许多丛生的放射状微茸毛,该微茸毛尖端极易亲水,入水后能

瞬间锁定水分子,使叶片表层到茸毛尖端之间形成了一薄层空气膜,从而避免叶片与

水直接接触.Barthlott研究发现，这种微茸毛由乳突及蜡状物构成,其为微米结