疏水表面
复制模塑技术制备仿生超疏水表面的研究进展
超疏水表面的概念1超疏水基本理论
2复制模塑技术制备仿生超疏水表面
3结语
4主要内容
一超疏水表面的概念
表面的疏水性能通常用表面
与水的静态的接触角和动态
的滚动角描述。
超疏水表面是指与水的接
触角大于150°而滚动角小
于10°的表面。自然界中许
多植物叶片都具有超疏水性
能,可以实现“自清洁”,其中
以荷叶为最著名的代表,因此
把这种自清洁功能称为“荷
图1 不同表面水滴接触界面状态
在疏水在材料表面构建粗糙结构如何得到超
疏水表面
用低表面能
物质修饰粗
糙表面
如何得到超疏水表面
实验表明：即使采用最低表面能的氟硅烷分子自
组装修饰的光滑表面与水的接触角也不超120°，所以低表面能材料只是制备超疏水表面的基本条件，而具有足够粗糙度的微结构才是决定性的。 因此,超疏水表面制备技术的关键在于构建合适
的表面微细结构,由于目前制备疏水表面的研究
时间不长,虽然也提出了不少方法,但大多都存在
成本高、工艺复杂、仪器昂贵等缺点。
图2 荷叶表面的双微光结构
用扫描电子显微镜( scanning electron microscope，SEM) 观测了荷叶表面的微观结构，如图2所示。从图2
（a)和图2(b)可以清晰地看出，荷叶表面存在双微观结构，即微米尺度的微观结构和纳米尺度的微观结构。图中大的白色块状结构为微米尺度的乳突，其尺度分布较均匀，特
征尺度大小和间距约在10μm左右。图2( c) 是单个乳突的高倍SEM 图，这就是纳米尺度的蜡质晶体，其形态为纤维状，单根纤维的直径大约为50～100 nm，其长度约为0.5～1μm ，间距约为100～200 nm。
图3 荷叶表面双微观结构模型
从上面模型可看出：由于荷叶双微观结构的存在，大量空气储存在这些微小的凹凸之间，使得水珠只与荷叶表面乳突上面的蜡质晶体毛茸相接触，显著减小了水珠与固体表面的接触面积，扩大了水珠与空气的界面，因此液滴不会自动扩展，而保持其球体状，这就是荷叶表面具有超疏水性的原因所在。
二超疏水基本理论
材料的浸润性是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的,通常以接触角θ表征液体对固体的浸润程度。关于接触角有3 大著名方程,即Young方程、Wenzel 方程和Cassie 方程。
对于光滑、平整、均匀的固体表面, Thomas Young 在1805 年提出了接触角与表面能之间的关系, 即著名的Young方程:
cosθ=(γSV–γSL)/γLV
式中:γLV、γSV、γSL分别表示液-气、固-气、固-液界面的表面张力。θ> 90°为疏水表面,反之为亲水表面。
图4 固体表面液滴的平衡状态
由于Young方程仅适用于理想中的光滑固体表面, Wenzel和Cassie对粗糙表面的浸润性进行了研究，并分别各自提出理论假设粗糙表面具有凹槽和凸起结构
Wenzel理论Cassie理论
液体完全完全渗入到所接触的粗糙表面凹槽中每个凹槽内截有空气，水无法渗透到凹槽内，导致空气滞留在表面凹陷处
表面疏水时，增大固体表面的粗糙度能增大表面的疏水性
图5 Wenzel和Cassie描述的水滴在粗糙表面的模型
Wenzel 方程：cosθr= rcosθ
式中: r 为表面粗糙度,即实际固-液界面接触面积与表观固-液界面接触面积之比;θ是本征接触角;θr 是表观接触角,即液体在粗糙表面的接触角。可以看出,当θ> 90°时,θr 随着表面粗糙度的增加而增大。
Cassie 方程: cosθr = f 1cosθ1+ f 2 cosθ
式中: f 1和f 2分别是粗糙表面接触面中固-液和气-液的接触分数,且f 1 + f 2 = 1 。由该方程可知,空气比例越接1 ,该表面接触角就越接近180°,疏水能力也就越强。从上述理论模型可知,通过制备具有特殊结构的表面可以提高固体表面的接触角。
三复制模塑技术制备仿生超疏水表面
复制模塑技术作为软刻蚀技术的代表方法之一,自20世纪90 年代提出以来已经得到了广泛应用。进入21 世纪,复制模塑技术也深入到超疏水表面的制备研究中,尤其是在仿生超疏水表面的复制中有着独特的优势。
仿生复制模塑(如图6所示) 是指先用一种预聚物A (一般为PDMS ,有时也可采用溶液) 复制出荷叶等超疏水植物叶片表面微结构,固化A 并从荷叶表面剥离,得到负型结构的软模板B ,然后以此软模板为图形转移元件,将其表面的负型结构转移到其它材料C 表面,经过2 次复制最终得到与荷叶表面特征相似的仿荷叶微结构。
图6 复制模塑技术制备仿生超疏水表面的操作示意图
1
直接复制模塑(二次材料仍为预聚物)
2
溶液复制
模塑(二次
材料为溶
液)
3
热模塑(二
次材料为
热塑性聚
合物)
按第二次转移时所使用材料
C 性状的不同
为了能够顺利地复制荷叶、芋头叶、水稻叶等自然界超疏水表面,有些学者还对复制模塑技术进行了一些改良,下面分别介绍这3 类方法的研究成果。
3.1直接复制模塑法
直接复制模塑法在2 次图形转移过程中都使用预聚物,预聚物材料可相同也可不同。
Sun 等以荷叶为母板,通过复制模塑法得到超疏水的PDMS 表面:首先将PDMS 预聚物浇铸在荷叶表面,室温固化24h 后剥离得到负型结构的PDMS 软模板,然后将另一PDMS 预聚物浇铸在软模板上,80 ℃固化25min 后剥离得到仿荷叶PDMS 结构表面,水滴与仿荷叶结构的PDMS 接触角为160°,滚动角仅为2°。
刘斌等将复制模塑法与紫外光固化技术结合来制备超疏水表面,把从荷叶表面复制得到的PDMS 软模板压置在紫外光固化预聚物上进行紫外曝光,固化后可得到仿荷叶结构的聚合物薄膜。该膜表面与水的接触角可达到157°,具有较好的超疏水性能,而水滴在紫外光固化的光滑表面的接触角仅为105°。
周明等还分别以离子刻蚀的方形柱结构硅片和激光刻蚀的平行光栅结构玻璃为硬模板,采用复制模塑法在PDMS 表面分别制备出具有方形柱结构和平行光栅结构的粗糙表面,水滴在这两种PDMS 粗糙表面的接触角分别为154. 6°和160. 2°,滚动角分别小于6°和3°,达到超疏水的标准。与光滑PDMS 表面相比,血小板在这两种PDMS 微结构表面的粘附显著减少,而且不容易引起血小板变形,具有良好的血液相容性。
3.2溶液复制模塑法
除了直接复制模塑外,也可将某些聚合物(如LDPE、HDPE、PS 等)
配制成溶液用于复制模塑技术来制造超疏水表面,进一步扩大复制模塑技术的应用范围。
Feng 等以红玫瑰花瓣为母版,把10 %(质量分数) 的PVA 水溶液涂到玫瑰花瓣上,室温下固化24h ,剥离得到与玫瑰花瓣表面结构互补的PVA 软模板,然后将15 %(质量分数) 的PS 氯仿溶液倾倒在PVA 软模板上,固化剥离得到仿玫瑰花瓣结构的PS 薄膜,此膜与水的接触角高达154. 6°,且该超疏水薄膜还具备高的黏附力,沾有水滴的薄膜即使翻转朝下水滴也不会滴落。
超疏水材料研究进展
超疏水材料研究进展 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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]。随着疏 水表面滑移效应的发现, 人们开始重视研究基于疏水表面滑移效应所产生的减阻新技术. Watanabe 等[4]研究了内壁覆盖氟烷烃改性的丙烯酸树脂条纹的超疏水圆管的减阻性能, 实测的压强 - 速度剖面曲线表明, 当雷诺数为 500～10000 时, 阻力下降达 14%, 对应的滑移长度达 450μm。Bechert 等[5]受到鲨鱼表皮三维肋条结构的减阻性能的启发, 从实验出发研究了具有类似结构的新型机翼表面的减阻性能, 结果表明这种表面比光滑的机翼表 面剪应力降低 %。Koeltzsch 等[6]研究了具有分叉型肋条结构的管道内壁表面的减阻性能, 以及不同肋条结构的影响效果, 这为输油管道内壁的减阻方法提供了新思路。王家楣等[7]从船首底部喷气生成微气泡出发研究了不同雷诺数、不同微气泡浓度下的减阻试验, 为 微气泡减阻技术的应用提供了依据。徐中等[8]采用标准κ - ε湍流模型对凹坑形表面在空气介质中不同条件下的流动进行了模拟, 得到的最大减阻率达到 %. 超疏水材料在抗腐蚀中的应用 通过超疏水膜技术在金属表面形成一层超疏水性的膜层，可以有效地增强金属表面阻抗、降低腐烛电流密度，使平衡腐烛电位向正方向移动，提高金属的防腐能力。超疏水膜技术应用于金属防腐已有大量研究。刘涛[9]在铜、锅及铁锅金属间化合物表面制备
亲疏水性
关于亲水性、憎水性的评定： 通常用接触角（contact angle）来判定，当接触角介于0---90°之间，呈亲水性； 当接触角介于90—180°之间，呈憎水性。 液体选择性透过（单向传质）的理论支撑： 液体只能在临界表面张力（critical surface tension）比自身大的表面浸润. 临界表面张力常作为鉴别固液浸润与否的第一标准。 液体名称温度临界表面张力单位 去离子水20度72.8 Dynes/cm 甲醇20度23.7 Dynes/cm 不同液体的临界表面张力值举例 任务安排： 1. 对临界表面张力的较深入的理解，以及如何判定、测量一种材料的临界表面张力？ 可参考资料来源：网页相关文献、书籍（做好相关知识的记录、整理和总结，好记性不如烂笔头） 2. 临界表面张力介于去离子水和甲醇之间的材料有哪些？ 可参考资料来源：网页文献书籍标准（材料的临界表面张力可能已经像标准一样可以直接查得）等 待考察（参考）材料的临界表面张力：--Teflon PTFE（聚四氟乙烯）憎水，却能浸润27 Dynes/cm以下的液体（比如甲醇methanol） 3. 对其中若干材料（一起讨论后觉得合用的）寻找购买途径—购买—测试。 待前期工作做完后，一起对选择的材料作针对性筛选。 4. 探寻通过表面改性的方法控制金属材料的临界表面张力的可能性、方法。 定义： 凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。 影响液体的表面张力的因素： 内因：无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多； 水的表面张力72.8mN/m(20℃)； 有机液体的表面张力都小于水； 含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大； 含F、Si的液体表面张力最小； 分子量大表面张力的； 水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物，表面张力比水小。
低加及疏水系统
山东平原汉源绿色能源有限公司 平原2×15MW生物发电工程 低加疏水系统调试措施 批准： 审核： 编制： 山东电力建设第一工程公司
目录 1、调试目的 2、编制的主要依据 3、调试范围 4、调试应具备的基本条件 5、调试的方法和步骤 6、调试过程中记录的项目和内容 7、调试的组织和分工 8、运行安全注意事项
低加及疏水系统调试方案 1、调试目的 1.1考核轴封加热器、水侧、汽侧的正常投入并能够达到额定设计出力。 1.2考核低压加热器、水侧、汽侧的正常投入并能够达到额定设计出力。 1.3考验轴封加热器，低压加热器水位自动及保护的可靠性，以确保机组安全稳定运行。 1.4考验汽轮机本体疏水系统设计、安装的合理性，满足机组运行要求。 2、编制的主要依据 2.1《火力发电厂基本建设工程起动及竣工验收规程》（电力工业部1996.3） 2.2《火电工程启动调试工作规定》（电力工业部建设协调司1996.5） 2.3《火电施工质量检验及评定标准》 2.4《火电工程调整试运质量检验及评定标准》 2.5《汽机系统图》及电厂运行规程 2.6设计院提供的技术资料 3、调试范围 3.1各级抽汽加热器。 3.2各级加热器汽、水侧管路及阀门等相关设备。 3.3加热器疏水装置。 4、调试应具备的基本条件 4.1各级抽汽加热器及汽、水侧管路依据安装手册和设计图纸安装完毕,经验收合格。 4.2各级抽汽加热器汽、水侧均应按照制造厂的规定进行水压试验，验收合格。 4.3凝结水泵试运结束,低加水系统打压、相关支管路水冲洗合格。 4.4各级抽汽加热器本体及相连接的给水管道经冲洗合格。 4.5各级抽汽加热器所有电动、液动阀门及热工仪表调试完毕，能够正常投入。系统内 的所有阀门可正常操作。 4.6系统阀门动力电源、测量及保护回路电源安全可靠。 4.7各级抽汽加热器系统热工变送器等一次元件经校验合格,按设计要求安装完毕。 4.8各级抽汽加热器本体及管路周围环境清理干净,通道畅通。 4.9各级抽汽加热器本体及系统管路保温工作全部结束。
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。 2超疏水表面的制备方法 固体表面的润湿性主要由两个因素决定：表面的粗糙程度和表面能。目前常 见的制备方法有刻蚀法、模版法、气相沉积法、电纺法、溶胶-凝胶法、机械拉伸、相分离法等等。但以这种方法分类并不能准确而直观的表明其制备方法的本质依据。根据润湿性的影响因素，制备方法可大致分三类：赋予低表面能物质表面适 当的粗糙结构，对粗糙表面进行表面改性以降低表面能和降低表面能同时增加粗 糙程度。 2.1赋予低表面能物质粗糙结构 赋予低表面能物质粗糙结构大致而言，就是在低表面能物质表面构造微观结构，这种方法制备的超疏水表面具有可控性强、稳定性好的性质。
2011-金属基体超疏水表面制备及应用的研究进展
金属基体超疏水表面制备及应用的 研究进展 Progress in Fabrication and A pplicat ion of Superhydrophobic Surfaces on M etal Substrat es 徐文骥,宋金龙,孙 晶,窦庆乐 (大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024) XU Wen ji,SONG Jin long,SUN Jing,DOU Q ing le (Key Labor ator y for Precision and No n traditio nal M achining Technolog y fo r M inistry of Education,Dalian U niversity of T echno logy,Dalian116024,Liaoning,China) 摘要:在介绍润湿性相关理论的基础上,综述了国内外金属基体超疏水表面的制备方法及应用,重点讨论了阳极氧化法、电化学沉积法、化学腐蚀法、化学沉积法、一步浸泡法、热氧化法、模板法、复合法等,及超疏水表面在响应开关、自清洁、流体减阻、耐腐蚀、防冰霜、油水分离、微型水上运输器等方面的应用,最后评述了各种方法的特点,提出了在金属基体上制备超疏水表面所面临的问题。 关键词:金属基体;超疏水表面;研究进展 中图分类号:T G66 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)05 0093 06 Abstract:On the basis of the fundamental theories,the fabr ication and application of superhydropho bic surfaces on metal substrates w er e r eview ed.It em phasized to discuss preparation methods of anod ization,electro chem ical depositio n,chem ical etching,chemical deposition,one step solution imm er sion,thermal ox idatio n,template,co mposite,etc.Super hy drophobic surfaces on m etal substrates w ere also summarized in the applicatio n of response sw itch,self cleaning,drag reduction,corro sion resistance,anti icing,w ater and oil m ixture separatio n,miniatur e transporter over w ater.M ean w hile,characteristics of different kinds o f techniques w ere discussed.Finally,the pr oblem s about fabricatio n of super hy drophobic sur faces on m etal substrates w er e bro ug ht fo rw ar d. Key words:metal substrate;superhydropho bic surface;research progr ess 润湿性是固体表面的重要性质之一[1],常用接触角来衡量,当接触角小于90 时为亲水表面,小于5 时为超亲水表面,大于90 时为疏水表面,大于150 时为超疏水表面。在自然界中,到处可见超疏水现象,荷叶、水稻叶子等植物叶片具有自清洁效应,水黾能够毫不费力地站在水面上[2],蝴蝶翅膀能在雨中不被淋湿。1996年Onda等[3]首次报道了人工合成超疏水表面, 1997年,德国植物学家Bar thlott和Neinhuis[4,5]对植物的超疏水性进行了系统研究,发现荷叶的自清洁性是由表面微米结构和表面蜡层共同引起的。江雷等[6]对荷叶的进一步研究,发现微米结构的乳突上还存在纳米结构,而微纳米结构和表面蜡层共同作用是引起荷叶表面超疏水的根本原因。 由于超疏水表面具有自清洁[7,8]、减阻[9-11]、耐腐蚀[12,13]、防结冰[14-19]等特性,而金属材料在工农业生产中又被广泛地应用,因此研究金属基体超疏水表面的制备方法及应用极为重要,也引起了各国研究人员的极大兴趣。 1 相关理论 1.1 Yong氏模型 当少量液滴滴在理想固体(绝对光滑)表面,在固、液、气三相的交界处,由固、液界面经过液体内部至液、气界面的夹角称为接触角 ,其大小满足Yo ng氏方程[20]: cos =( sg- sl)/ lg(1)式中: sg, sl和 lg分别表示固 气、固 液、液 气界面的表面张力。 由式(1)可得,当液体确定时,即 lg确定时,接触
超疏水表面的制备方法_石璞
功 能 高 分 子 学 报Journal of Fu nctional Polym ers Vol.21No.22008年6月 收稿日期:2008-03-10 基金项目:国家自然科学基金(10672197) 作者简介:石 璞(1976-),男,安徽安庆人,讲师,在读博士,研究方向:生物医学材料。E -m ail:s hipu1976@https://www.wendangku.net/doc/811802581.html, 通讯联系人:陈 洪,E -mail:ch enh ong cs@https://www.wendangku.net/doc/811802581.html, 综 述 超疏水表面的制备方法 石 璞1,3, 陈 洪2, 龚惠青3, 袁志庆1, 李福枝3, 刘跃军3 (1.中南大学粉末冶金研究所,长沙410083; 2.中南林业科技大学,长沙410004; 3.湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室,湖南株洲412008) 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。其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点。介绍和评述超疏水表面的制备方法, 对该领域的发展方向进行了展望。 关键词: 超疏水;表面;制备方法 中图分类号: O647 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2008)02-0230-07 Methods to Prepare Superhydrophobic Surface SH I Pu 1,3, CH EN H ong 2, GONG H u-i qing 3, YUAN Zh-i qing 1, LI Fu -zhi 3, LIU Yue -jun 3 (1.Institute o f Pow der M etallurgy ,Central South U niv ersity ,Chang sha 410083,China; 2.Central South University of Forestry and Technology ,Changsha 410004,China; 3.Key Laboratory of New Material and Technology for Package,Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,Hunan,China)Abstract: Superhydr ophobic m aterials have received tremendous attention in recent year s because of its special proper ties such as w ater -proof,ant-i po llution,reduction resistance o f flow ing liquid,etc.It beco mes ho tspo t research in functional m aterial field,and the preparation m ethods to acquir e excellent superhydropho bic surface are key to the r esearch.Repr esentative articles in r ecent years about prepar ation methods are review ed in this article.T he prospect of dev elo pments is proposed. Key words: super hy drophobic;surface;preparation methods 自从Onda 等[1]1996年首次报道在实验室合成出人造超疏水表面以来,超疏水表面引起了研究人员的广泛兴趣。总体说来,目前的研究主要集中在以下几个领域:(1)研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物,为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。高雪峰和江雷[2]、冯琳[3]、郭志光[4~5]等的论文中有详细的描述和精美的电镜照片。(2)使用无机物[6]或在金属表面制备具有超疏水性表面的材料。(3)使用高分子材料制备具有超疏水性的表面。(4)理论研究[7~11],主要是通过构建模型以探讨表面结构状况与接触角或滚 动角的关系。关于超疏水表面的基本理论,金美华的博士论文[38]有详细论述。 超疏水表面一般可以通过两类技术路线来制备:一类是在低表面能的疏水材料表面上构建微米-纳米级粗糙结构;另外一类是用低表面能物质在微米-纳米级粗糙结构上进行修饰处理。其中,制备合适微米-纳米级粗糙结构的方法是相关研究的关键。从制备方法来说,主要有蒸汽诱导相分离法、模板印刷法、电纺法、溶胶-凝胶法、模板挤压法、激光和等离子体刻蚀法、拉伸法、腐蚀法以及其他方法。在此对各种制备方法进行分类评述。 230
表面微细结构制备超疏水表面
评 述 第49卷 第17期 2004年9月 表面微细结构制备超疏水表面 郑黎俊 乌学东* 楼 增 吴 旦 (上海交通大学化学化工学院, 上海 200240. * 联系人, E-mail: xdwu@https://www.wendangku.net/doc/811802581.html, ) 摘要 超疏水是指固体表面上水的表观接触角超过150?的一种特殊表面现象, 本文从热力学角度评述了导致超疏水状态的两种理论模型: Wenzel 模型和Cassie 模型, 讨论了表面微细结构对超疏水状态的影响以及Wenzel 和Cassie 两种状态之间的内在联系. Wenzel 和Cassie 是两种可以同时共存的超疏水状态, 在一定条件下可以实现从Cassie 到Wenzel 状态的不可逆转变, 而这两者在接触角滞后中表现出截然不同的性质. 概括和总结了通过设计表面微细结构来达到超疏水表面的制备策略, 并对超疏水表面在现代工程领域内的应用前景作了展望. 关键词 微细结构表面 自洁表面 接触角 超疏水性 粗糙度 表面润湿是固体表面的重要特征之一, 也是最为常见的一类界面现象, 它不仅直接影响自然界中动、植物的种种生命活动, 而且在人类的日常生活与工农业生产中也起着重要的作用. 润湿性可以用表面上水的接触角来衡量, 通常将接触角小于90?时的固体表面称亲水表面(hydrophilic surface), 大于90?称疏水表面(hydrophobic surface). 近年来, 随着微纳米科学技术的不断发展, 以及越来越多的行业对特殊表面性能材料的迫切需求, 人们对微观结构在生命科学和材料科学中的应用有了更多的认识, 对于固体表面微细结构与润湿性之间的关系也有了更深入的理解[1,2]. 对润湿性可控表面研究的重大进步, 使得制备无污染、自清洁表面的梦想成为了现实[3]. 自洁表面一般可通过制备超亲水或超疏水表面两种途径制得: Wang 等[4]利用紫外光诱导产生的接触角接近0?的超亲水TiO 2表面, 这种表面材料已经成功地被用作防雾及自洁的透明涂层[5], 其机理为液滴在高能表面上铺展开形成液膜, 然后通过液膜流动, 夹带表面污物运动而起到自洁的功能; 而科学家在对动植物表面 的研究中发现[6], 自然界中通过形成超疏水表面来达到自洁功能的现象更为普遍, 最典型的如以莲叶为代表的多种植物叶子的表面[7](莲叶效应 Lotus- ef-fect)、蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀以及水鸟的羽毛等等, 这是大自然对我们的暗示. 通过观察和研究发现, 此类表面上除了具有疏水的化学组分外, 更重要的是在微观尺度上具有微细的粗糙结构. 如图1所示, 电子显微镜下, 荷叶表面具有双层微观结构, 即由微米尺度的细胞和其上的纳米尺度蜡状晶体两部分组成; 蝶类翅膀上的粉末由100 μm 左右的扁平囊状物组成, 囊状物由无数对称的几丁质(chitin)组成的角质层构成, 其表面并不光洁, 这就是蝴蝶常具有色彩斑斓的结构色以及较好的疏水性的原因[8]; 水鸟类羽毛也具有微米或亚微米尺度的致密排列, 同时具有较好的 透气性和疏水性. 固体表面的润湿性由其化学组成和微观几何结构共同决定. 众所周知, 润湿性能主要受固体表面化学组成的影响, 固体表面自由能σSG 越大, 就越容易被一些液体所润湿, 反之亦然. 所以寻求和制备高表面自由能或低表面自由能的固体表面是制备超亲水 图1 (a) 荷叶表面的双层结构; (b) 蝴蝶鳞片的排列以及鳞片表面的微观结构; (c) 羽毛的微观结构 https://www.wendangku.net/doc/811802581.html, 1691
超疏水性材料
揭秘超疏水性表面 哈工大报讯（潘钦敏）[编者的话] 宋代周敦颐在《爱莲说》中写道“予独爱莲之出淤泥而不染”。一千年后的今天，人们已经可以从科学的角度解释莲这种“出淤泥而不染”的特性。与之相关的“仿生超疏水性表面”的研究已成为化学模拟生物体系研究中的一个新领域。本期，化工学院副教授潘钦敏为我们揭开“超疏水性表面”的神秘面纱。 浸润性是固体表面的重要特征之一,它由表面的化学组成和微观形貌共同决定。超亲水和超疏水特性是表面浸润性研究的主要内容。所谓超疏水（憎水）表面一般是指与水的接触角大于150度的表面。人们对超疏水表面的认识，主要来自植物叶——荷叶表面的“自清洁”现象。比如，水珠可以在荷叶的表面滚来滚去，即使在上面浇一些污水，也不会在叶子上留下污痕。荷叶这种出污泥而不染的特性被称作“自清洁”效应。 荷叶效应——超疏水性原理 尽管人们很早就知道荷叶表面“自清洁”效应，但是一直无法了解荷叶表面的秘密。直到20世纪90年代，德国的两个科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构，认为“自清洁”效应是由荷叶表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。其后江雷等人对荷叶表面微米结构进行深入分析，发现荷叶表面乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是引起荷叶表面“自清洁”的根本原因。 为什么这样的“粗糙”表面能产生超疏水性呢？对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。 自然界里具有“自清洁”能力的植物除了荷叶之外，还有水稻、芋头之类的植物以及鸟类的羽毛。这种“自清洁”效应除了保持表面的清洁外，对于防止病原体的入侵还有特别的意义。因为即使有病原体到了叶面上，一沾水也就被冲走了。所以象荷花这样的植物即使生长在很“脏”的环境中也不容易生病，很重要的原因就是这种自清洁能力。 超疏水表面制备方法 人们知道荷叶自清洁效应已经很多年了，但是很长的时间内却无法做出荷叶那样的表面来。通过对自然界中典型的超疏水性表面——荷叶的研究发现，在低表面能的固体表面构建具有特殊几何形状的粗糙结构对超疏水性起重要的作用。基于这些原理，科学家们就开始模仿这种表面。现在，关于超疏水粗糙表面的研制已有相当多的报道。一般来说, 超疏水性表面可以通过两种方法来制备：一种是在疏水材料表面上构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。比如材料学家们可以通过表面处理仿生制备了碳纳米管阵列、碳纳米纤维、聚合物纳米纤维等多种超疏水性表面。关于超疏水表面的研制方法总结起来主要有：熔融物的固化、刻蚀、化学气相沉积法、阳极氧化法、乳液聚合、相分离法以及模板法等。但是这些方法涉及复杂的化学物质和晶体生长，实验条件比较苛刻，成本高，还不能进行工
300MW高低加系统正常疏水管路改造技术方案
高、低加系统正常疏水管路改造技术方案 批准： 审核： 复审： 初审：于俭礼 编制：才洪伟康复 检修部汽机分场 2007年 01月05日
高、低加系统正常疏水管路改造技术方案 1.改造原因： 我厂汽轮机组高、低加系统正常疏水管路由于冲刷原因，导致正常疏水管路在弯头、高低加疏水调门后管路以及调门前后大小头都有冲刷减薄的情况。在减薄比较严重的部位，经常会出现管路漏泄。管路漏泄一方面可能对人身安全构成一定的危害；另一方面处理缺陷需要停止高、低加系统运行，这样就会使机组在经济方面造成一定的损失。 2.改造方案： 为解决汽轮机组高、低加系统正常疏水管路由于冲刷而减薄漏泄这一问题，建议将高、低加系统正常疏水管路容易减薄的部位更换成抗冲刷的不锈钢材质管件。不锈钢材质管件抗冲刷能力较强，可以有效的减少管路因冲刷而出现的减薄漏泄问题。这样不但对人身安全有所保障，而且还能提高机组运行的经济性和稳定性。 3. 技术措施 3.1 高加正常疏水调节门后法兰、大小头需实际测量尺寸，确保与高加正常疏水调节门精确匹配。 3.2 焊接前各焊口要对准，不能有错口现象。 3.3焊接采用氩弧打底电焊盖面的焊接工艺。焊接前应清理管路，防止杂物落入管路内部。 3.4管路对口工作中，应消除应力，禁止强行对口。 3.5焊接结束后应及时联系金相监督人员，对焊口进行检测。如发现问题，应及时进行处理。
4. 安全措施： 4.1 将机组1号高加正常疏水调节门后法兰、大小头及管道割除； 4.2 将机组2号高加正常疏水调节门后法兰、大小头及管道割除； 4.3 将机组正常疏水从低加引出的第一个弯头，正常疏水调门后管路、弯头，以及调节门前后大小头割除。 4.4 根据实际测量更换高加正常疏水部分管路； 4.5 开工前应检查作业周围是否有易燃物、可燃物。将易燃物、可燃物清理干净或做好切实可行的防范措施后,方可开工。同时配备相应数量的灭火器材等。 4.6 在割除过程中要做好防止管路突然断开造成人身伤害的安全措施。在起吊、搬运割除管路时应固定牢固，防止滑落。重物下严紧站人，工作人员注意站位。在搬运过程中工作人员注意站位，防止碰伤； 4.7 按原管路的布置方向，重新安装新的管路、管件。在工作中，高处作业必须扎好合格的安全带，安全带的挂钩或绳子应挂在结实牢靠的构件上。焊工作业设专人进行不间断监护；电焊工所用导线，必须使用绝缘良好的导线。并且接头应连接牢固，连接到电焊钳上的一端至少有5米为绝缘软导线。 4.8 用电器工具前应仔细检查,合格方可使用。使用电器工具加装漏电保护器,防止触电，并戴好眼镜等防护用具。 4.9在工作中地面积水及杂物及时清扫干净； 5组织分工 5.1 工作负责人：齐忠平盛吉友 5.2 班组技术负责人：康复才洪伟
【CN109881193A】一种三维三级微纳结构的稳定超疏水金属表面及制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910338618.1 (22)申请日 2019.04.25 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区100084信箱82 分箱清华大学专利办公室 (72)发明人 钟敏霖 张红军 潘瑞 (74)专利代理机构 北京鸿元知识产权代理有限 公司 11327 代理人 邸更岩 (51)Int.Cl. C23C 22/63(2006.01) C23C 22/78(2006.01) C23C 22/83(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种三维三级微纳结构的稳定超疏水金属 表面及制备方法 (57)摘要 一种三维三级微纳结构的稳定超疏水金属 表面及制备方法，属于结构化功能表面技术领 域。该金属表面含有三级微纳结构，该结构以分 布在金属基材表面的三维微米锥结构为基础，在 微米锥表面分布有呈辐射状密集生长的一维纳 米棒、纳米管或二维纳米片，且在微米锥表面以 及在微米锥与微米锥之间弥散分布有微米球或 微米花。其制备方法采用超快激光烧蚀与化学氧 化法相结合的复合方法制备，再经由低自由能表 面化学修饰，从而实现高稳定超疏水自清洁功 能，可承受高达1400Pa的拉普拉斯压力仍保持大 于150°的接触角。本方法具有高效、可控及适合 大面积制备等优势，可广泛应用于超疏水自清 洁、抗结冰、抗腐蚀、抗污、抗菌、集水、减阻、油水 分离等应用领域。权利要求书1页 说明书7页 附图3页CN 109881193 A 2019.06.14 C N 109881193 A
表面薄膜的疏水性
名称：F 21-65 (2002 版) 用雾化试验器作疏水表面薄膜的检测方法（内部翻译版） 1.范围 1.1 这个试验方法涵盖了检测存在表面的疏水薄膜（未受潮）和存在于检测环境 中的有机疏水物质。当正确地进行测试时，将会检测到疏水有机污染物的极小分子层。粗糙或者多孔的表面，会极大地降低试验的敏感度； 1.2 以英寸为标准单位，括号内的值仅做参考之用； 1.3 此标准未声明所有的安全事项，请结合使用时注意。在使用此标准前，使用 者有责任建立适当的安全和健康实际经验以及确立调整限制的适用性； 2.参考文献 ASTM（美国试验与材料协会）标准： D 354 Classification for Natural Muscovite（白云母）Block Mica and Thins Based on Visual Quality 基于外观质量的天然白云母厚片和薄片的分类 3.术语 3.1 亲水性---有强的吸水性；容易受潮 3.2 疏水性---有弱的吸水性；不容易受潮 4.检验方法概述 4.1 用雾化试验器检测是在被检测的干燥表面上喷雾化的水。检测结果分析是基于受潮的样式。无疏水薄膜时，水滴会润湿整个表面并迅速形成一层连续的水膜。表面有疏水材料的部分，水滴不会润湿表面和扩散，只会保持水珠状。 5.意义和用途 5.1 雾化试验器检测无破坏性，可以用来控制和评估疏水污染物除去的过程。这种检测也可以用来发现和控制周围环境中的疏水污染物。对于这种应用，无疏水污染薄膜的表面可以暴露在环境和随后进行的检测中。 6.影响因素 6.1 下列因素可能会降低结果的敏感性： 6.1.1 在检测表面、检测仪器或材料中存在疏水性物质； 6.1.2 粗糙或多孔的表面。 7.设备 7.1 帕许喷枪雾化器，型号：VL-1； 7.2 低倍显微镜（5-50×），显微镜光源。
超疏水材料的应用前景
超疏水材料的应用前景 近年来，超疏水材料以其优越的性能，超强的疏水能力，在家电行业的应用前景越来越广泛，引起了该领域专家的极大关注。本文总结归纳了超疏水材料的疏水机理和研究现状。最后，对超疏水材料在家电行业的发展前景进行了展望。 落在荷叶上的雨滴不能安稳地停留在荷叶表面，而是缩聚成大大小小的水珠并滚落下来，水珠在滚动的过程中会带走叶片表面的灰尘。因此荷叶在雨后会变得一尘不染，这种现象在生活中很常见，我们称之为“荷叶效应”。因此，科研工作者从中获得灵感和启迪，对超疏水表面展开大量的研究。 近年来，有关超疏水表面的制备及其性能方面的研究，成为了材料科学领域的关注热点，发展极其迅速。超疏水材料以其优越的性能，超强的疏水能力，在家电行业中有着越来越广泛的应用前景。 1 疏水机理 1．1 超疏水表面的特征 自然界中的很多植物叶片，如荷叶、粽叶、水稻叶、花生叶等，都具有超疏水能力。通过扫描电镜观察，这些叶片的表面并不光滑，而是分布着很多微纳米凸起。直径约为125 nm的纳米枝状结构分布于直径约为7 μm 的微米级的乳突结构上，形成分级构造。同时，叶面还覆盖有一薄层蜡状物，其表面能很低。当雨水落在叶片表面时，凸起间隙中的空气会被锁定，雨水与叶面之间形成一层薄空气层，这样雨水只与凸起尖端形成点接触，表面黏附力很弱。因此水在表面张力作用下可缩聚成球状，并能在叶片表面随意滚动。而灰尘与叶片也为点接触，表面黏附力很小，很容易被水珠带走。在分级构造和蜡状物的联合作用下，叶片得以实现超疏水性和自清洁功效。除了植物之外，自然界中的许多动物体表面也具有很强的疏水和自清洁功能，如鸭子羽
毛、蝴蝶翅膀、水上蜘蛛、水黾、蝉等。房岩等人发现蝴蝶翅膀表面较强的疏水性是翅膀表面微米级鳞片和亚微米级纵肋综合作用的结果。通过高倍扫描电镜观察，蝴蝶翅膀表面由多个鳞片覆瓦状排列组成，鳞片表面由亚微米级纵肋及连接组成，形成阶层复合结构，鳞片的纵肋横截面均为规则的三角形。当水滴滴落到翅膀表面时，大量的空气被围困于亚微米级的间隙中，在翅膀表面形成了一层空气薄膜，使水滴与翅膀不能充分接触，从而使蝴蝶翅膀具有超疏水功能。 1．2 超疏水理论 静态接触角是衡量固体表面疏水性的重要指标之一，它是指在固、液、气三相交界处，由气／液界面穿过液体内部至固／液界面所经过的角度，是润湿程度的量度，用α 表示，如图2。90°的α值是判断固体表面亲水与疏水的临界值：1）α＜90°，固体表面是亲水性的； 2）α＞90°，固体表面是疏水性的； 3）特别地，当θ＞150°时，水滴很难润湿固体， 而且容易在其表面随意滚动，这样的表面被称为超疏水表面，具有自清洁性能的超疏水表面是近年来的科研热点。接触角是表征固体表面疏水性能的静态指标，除此之外，衡量固体表面的疏水性能的动态指标是滚动角，其数值越小，表明疏水性越好，相应的自清洁功能越优异。如图3 所示，将液滴放置在水平的固体表面，将表面沿着一定方向缓慢倾斜，当液滴在倾斜的固体表面上刚好要发生滚动时，倾斜表面与水平面的夹角就是滚动角的大小，以β 表示。对于理想的固体表面（光滑、平整、均匀），固体、气体、液体界面件表面张力会达到平衡，体系总能量趋于最小，Young’s 方程给出了接触角与表面能之间的关系： γ s，g ＝γs，l ＋γg，l cosθ （1）
汽机低加及疏水系统调试方案
调试案报审表 工程名称：创冠环保（惠安）垃圾焚烧发电工程编号：
低加及疏水系统 调试案签字表 试运指挥部代表（签字）：年月日建设单位代表（签字）：年月日调试单位代表（签字）：年月日监理单位代表（签字）年月日
创冠环保（惠安）垃圾焚烧发电厂1×15MW机组工程 低加及疏水系统 调试案 批准： 审核： 编制： 中能电力工程公司 2010年8月18日
目录 1. 概况 (5) 2. 调试目的 (5) 3. 编制的主要依据 (5) 4. 调试围 (5) 5. 调试的组织与分工 (5) 6. 调试应具备的基本条件 (6) 7. 调试的法和步骤 (6) 8、调试过程中记录的项目和容 (7) 9、运行安全注意事项 (7)
低加及疏水系统调试案 1、概况 低加型号：BIT700-1.2/0.1-100-4.302/16-4I 设计压力：1.3MPa(管程) 0.2MPa(壳程) 设计温度：110℃120℃ 加热面积：100 m2 2、调试目的 2.1 考核低压加热器、水侧、汽侧的正常投入并能够达到额定设计出力。 2.2考核低压加热器水位自动及保护的可靠性，以确保机组安全稳定运行。 3、编制的主要依据 3.1 《火力发电厂基本建设工程起动及竣工验收规程》（电力工业部1996.3）3.2 《火电工程启动调试工作规定》（电力工业部建设协调司1996.5） 3.3 《火电施工质量检验及评定标准》 3.4 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》 3.5 《汽机系统图》及电厂运行规程 3.6 设计院提供的技术资料
4、调试围 4.1低压加热器汽、水侧管路及阀门等相关设备。 4.2加热器疏水装置。 5、调试的组织与分工 5.1 人员包括创冠环保（惠安）有限公司、中能电力工程有限公司、省劳安设备技术开发中心惠安县生活垃圾焚烧发电厂工程项目监理部、省工业设备安装集团有限公司第四分公司、新源（中国）工程有限公司五共同配合完成。 5.2 EPC负责全面组织协调、省工业设备安装集团有限公司第四分公司配合调试及消缺工作。 5.3电厂、监理、调试单位负责对系统进行全面检查及运行操作。 5.4 设备厂家负责技术指导。 6、调试应具备的基本条件 6.1 低压加热器汽、水侧管路依据安装手册和设计图纸安装完毕,经验收合格。 6.2 低压加热器汽、水侧均应按照制造厂的规定进行水压试验，验收合格。6.3 凝结水泵试运结束, 低加水系统打压、相关支管路水冲洗合格。 6.4低压加热器本体及相连接的给水管道经冲洗合格。 6.5 低压加热器所有阀门及热工仪表调试完毕，能够正常投入。系统的所有阀门 可正常操作。 6.6 低压加热器系统热工变送器等一次元件经校验合格,按设计要求安装完毕。 6.7 低压加热器本体及管路围环境清理干净,通道畅通。 6.8 低压加热器本体及系统管路保温工作全部结束。 6.9 低压加热器汽水侧阀门应挂好标识牌,标识准确。
超疏水材料研究进展
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
超疏水材料及其应用
超疏水材料及其应用 落在荷叶上的雨滴形成水珠顺着叶面缓缓滚动而落下，这种抗水性称为荷叶效应。这是由于荷叶表面的疏水层呈现纳米级的凹凸不平，减少了水珠与叶面的接触面积，植物叶子表面具有的超疏水自清洁的特性，为构建人工疏水表面及设计浸润性可控的界面提供了灵感，引起了研究者的极大关注。 一、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，是固体表面重要特征之一，这种特征由固体表面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，超疏水性表面具有防雪、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为茸毛，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。Brthltt研究发现，这种微茸毛有乳突及腊状物构成，其为微米结构。中科院研究员江雷研究发现，乳突为纳米结构，这种纳米与微米相结合的双微观结构正是引起表面防污自洁的根本原因。 研究表明，具有较大接触角和较小滚动角的超疏水性表面结构为微米级及纳米级结构的双微观复合结构，且这种结构直接影响水滴的运动趋势。超疏水表面的结构通常采用两种方法。一是在疏水材料表面上构建微观结构，二是在粗糙表面上修饰低表面能物质，由于降低表面自由能在技术上容易实现，因此超疏水表面制备技术的关键在于构建合适的表面微细结构。当前，一报道的超疏水表面制备技术主要有溶胶—凝胶法、模板法、自组装法及化学刻蚀法。 二、在日常生活中的应用 空调夏天制冷时，换热器上会产生大量冷凝水，需要专门的排水管排到室外，这不仅降低了空调的能效比，还容易出现漏水现象，更为严重的会造成室内的空气湿度不断减小，使人们生活、工作的环境恶化。同样，冬天空调制热时，室外机换热器会结霜，为了除霜不得不经常停掉空调，这不仅浪费电能不利于制热，还容易出现各种故障。东南大学化工系陈志明教授研究发现，空调换热器的表面用超疏水材料处理后，不仅能避免上述问题的出现，还能明显降低空调器的噪声，延长空调器的使用寿命，且可节约空调器的设计成本。经过工业涂覆验证，其各项性能指标均达到了国际水平，可代替进口产品。