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1、第37卷第12期化工新型材料Vol37No122009年12月NEWCHEMICALMATERIALS1综述与专论仿生超疏水涂层材料研究新进展*徐蕊马英子肖新颜(华南理工大学化学与化工学院,广州510640)摘要介绍了有关固体表面润湿性模型和构建超疏水表面涂层常用的低表面能物质,结合粗糙表面的构建方法,阐述了有关超疏水表面涂层材料的最新研究进展,指出超疏水涂层材料研究中存在的问题,并对超疏水涂层材料在油品输送、生物传感器,微流控件和智能分离膜等领域的应用前景进行了展望。利用低表面能物质对粗糙
2、结构表面进行修饰,将涂层表面粗糙化与低表面能物质修饰两种技术进行有机结合是构建超疏水表面涂层的有效途径。关键词超疏水,自清洁,接触角,低表面能,纳/微米结构ProgressinbiomimeticsuperhydrophobicsurfacecoatingXuRuiMaYingziXiaoXinyan(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640)AbstractThetheore
3、ticalmodelsrelatedtowettingofsolidsurfaceweredescribed,andseverallowsurfaceenergymaterialsincommonuseforsuperhydrophobicsurfacecoatingweresummarizedatfirst.Thenthelatesttrendsinthestudyonsuperhydrophobicsurfacecoatingmaterialswerediscussedcombiningwiththeconstru
4、ctionmethodsofroughsurface.Someproblemsinsuperhydrophobiccoatingmaterialsresearchwerepointedout,andtheapplicationprospectsofsuperhydrophobiccoatingmaterialsinoiltransportation,biosensor,microfluidicdevicesandintelligentseparationmembranewerealsodiscussed.Itsane
5、ffectiveapproachtoobtainsuperhydrophobicsurfacecoatingtocombinethemodificationoflowsurfaceenergymaterialswiththeconstructionmethodsofroughsurface.Keywordssuperhydrophobicity,selfcleaning,contactangle,lowsurfacefreeenergy,nano/microstructure超疏水表面已在自然界生物的长期进化
6、中产生,许多动基础上概括了几类具有低表面能的物质,并结合超疏水粗糙植物(如荷叶、水稻叶、蝉翼和水黾腿)表面具有超疏水和自清表面的构建方法,系统阐述超疏水表面涂层领域的最新研究洁效果,最典型的代表是所谓的!荷叶效应(lotuseffect)!。超进展,指出超疏水表面涂层研究中存在的问题及发展方向。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[1]。Barthlott和Neinhuis[2]通过观察植物叶表面的微观结1固体表面润湿性模型与低表面能材料构,认为自清洁特征是由粗糙表面上微米结构的乳突以及表1
7、1固体表面润湿性模型面的存在蜡状物共同引起的。江雷[3]认为荷叶表面微米结构固体表面常见的静态理论模型包括:光滑表面的Young的乳突上还存在着纳米结构,而这种纳/微米阶层结构是引起氏模型、粗糙表面的Wenzel模型[4]和Cassie模型[5],模型方表面超疏水的根本原因。固体表面超疏水性是由固体表面的程如式(1)~式(3)。化学成分和微观几何结构共同决定的。通常,制备超疏水表sv-slcos=(1)面有两种途径:一种是在具有低表面能的疏水性材料表面进lv行表面粗糙化处理;另一种是在具有一定粗糙度的表面上修
8、式中sv、sl、lv分别为单位面积固气界面、固液界面、饰低表面能物质。由于超疏水涂层独特的表面特性和潜在的液气界面的界面自由能;为气、固、液三相平衡时的接触角。应用价值而成为功能材料领域的研究热点,并获得越来越广当>90∀和<90∀时分别表现为疏水性和亲水性;而>150∀泛的应用。和<5∀时分别表现为超疏水和
