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1、超疏水材料的研究现状及应用张三(广州医科大学生物医学工程学，广东广州，510182)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SuperhydrophobicmaterialsResearcha
2、ndApplicationSanZhang(DepartmentofBiomedicalEngineering,GuangzhouMedicalUniversity,Guangdong,Guangzhou510182)Abstract:Superhydrophobicsurfacematerialwithawaterproof,anti-fouling,canreducetheviscosityofthefluidandotherexcellentfeatures,iscurrentlyoneo
3、fthehotfunctionalmaterials.Assuper-hydrophobicsurfaceintheself-cleaningsurfaces,microfluidicsystems,biocompatibilityandotherpotentialapplications,researchonsuper-hydrophobicsurfacecausedagreatdealofattention,thispaperoutlinesthesuper-hydrophobicsurfa
4、cepreparationmethods,summarizedthesuper-hydrophobicsurfaceapplicationofresearchforthedevelopmentofsuper-hydrophobicsurfaceswerediscussed.Keywords:Superhydrophobicsurfacematerial,Microfluidicsystems,Surfacepreparationmethods,Surfaceapplication9近年来，植物叶
5、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
6、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[1]。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
7、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[4-5]。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
8、物构成,其为微米结构。中科院研究员江雷[6]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,已报道的超疏水表面制备技术主要有溶胶一凝
