仿生超疏水表面制备及其应用的研究进展.pdf

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1、Vo1．41No．10化工新型材料第41卷第1O期·178·NEWCHEMICALMATERIALS2013年1O月仿生超疏水表面制备及其应用的研究进展郑燕升青勇权胡传波何易莫倩(1．广西工学院生物与化学工程学院，柳州545006；2．广西工学院鹿山学院，柳州545616)摘要近年来，由于仿生超疏水表面在自清洁性、防腐性、减阻性等方面的潜在应用，有关超疏水表面的研究引起人们极大关注。简单介绍了表面润湿的基本理论，重点归纳了超疏水表面制备方法，主要包括溶胶一凝胶法、化学气相沉积法、相分离法、模板法等。最后，介绍了超疏水表面的应用状况以及对疏水表面研究的未

2、来发展进行了展望。关键词超疏水，润湿，接触角，滚动角，粗糙度ProgressinpreparationandapplicationofmimickingnatuaisuperhydrophobicsurfacesZhengYansheng，QingYongquan。HuChuanboHeYiMoQian(1．DepartmentofBiologicalandChemicalEngineering，GuangxiUniversityofTechnology，Liuzhou545006；2．LushanCollegeofGuangxiUniversityo

3、fTechnology，Liuzhou545616)AbstractInrecentyears，Interestinsuperhydrophobicsurfaceshaveattractedmuchattentionduetouniquecharac—teristiessuchasself-cleaning，corrosionresistanceanddragreduction．Themainwettingregimesweredescribed，severalmainpreparingmethodsofsuperhydrophobicsurface，

4、includingsol—gel，chemicalvapordeposition，phaseseparationandtemplatewereintroduced．Finally，applicationprospectsofsuperhydrophobicsurfacewerereviewed．Keywordssuperhydrophobicity，wetting，contactangle，slidingangle，roughness随着科学的发展，仿生表面材料受到科学家的广泛关的转变[]。注El2]。自然生物结构为人工制备超疏水表面提供了参考层E34

5、]。超疏水性表面可通过2种方法来制备，一种是在粗糙2超疏水表面制备方法表面修饰低表面能物质，另一种是在低表面能物质表面构建2．1溶胶一凝胶法粗糙结构。用化学溶液或溶胶作为前驱体，经过化学溶液沉积，在基1表面润湿的基本原理板上形成凝胶网络，再把低表面能材料和微纳米颗粒添加到凝胶网络中，可制备透明超疏水表面_1。Xiu等_]]用溶胶一凝ThomasYoung_s]提出了接触角与表面能之间关系的胶法制备具有光学透明性和超疏水性的SiOz薄膜共晶液体。Young方程，它仅适用于理想中的光滑固体表面。Wenzel和共晶液体相对溶胶一凝胶溶液有较低的蒸气压，共晶液

6、体在薄Cassie等[6。提出了2种截然不同的模型。Wenzel模型，液体膜里面，有利于控制薄膜厚度和表面粗糙度。若把四乙氧基完全完全渗入到所接触的粗糙表面凹槽中，是一种完全接触硅烷、乙醇、盐酸和水混合，在碱性催化剂下凝胶化形成粗糙润湿；Cassie-Baxter模型，液体不会充满固体表面的整个沟多孔的Si02薄膜，并加入适量的氟硅烷，水的接触角可达到槽，液体和固体沟槽之间存在着气泡，从而形成气一液一固复合170。，滚动角2。～5。。为了进一步提高涂层透明度，乙醇和溶接触表面。胶分别在1：1、3：1、5：1、7：1比例稀释后涂在基板上，结当固体表面上的

7、液滴在受到物理挤压等外力的作用下，果表明通过不断稀释溶胶，涂层透明度将不断提高，见图1。其浸润状态就会发生转变，此时Cassie方程就转化为Wenzel在氧化溶剂下，水解缩聚制备溶胶，溶胶能直接涂在基片方程_8]。超疏水表面上的2种模型是不同能量状态下的2种上或者添加SiOz纳米颗粒填充剂_1。Basu等l_1]用四乙氧基水滴和粗糙结构表面接触的系统状态，当液滴克服2种状态下能量梯度的限制时，则可以实现2个模型的相互转化嘲。硅烷和甲基三乙氧基硅烷作催化剂，改性的si02纳米颗粒作然而Wenzel模型下的静态接触角往往要比Cassie模型下的填充剂，通过

8、溶胶凝胶法制备二元的微纳米溶胶涂层。Gan小一点，但是两者的迟滞现象却有很大的差别，Wer~e