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1、仿生超疏水性表面的研究进展第l8卷第6期2006年6月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYVo1.18No.6June,2006仿生超疏水性表面的研究进展*郭志光刘维民H(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000;2.中国科学院研究生院北京100039)摘要仿生超疏水性表面的研究是化学模拟生物体系研究中的一个新领域.荷叶等植物叶面的超疏水现象为我们在不同基底上制备仿生超疏水性表面提供了实践基础.本文给出荷叶等三种植物叶面的超疏水性和微观结构,阐述了仿生超疏水性
2、表面的研究进展.关键词荷叶效应超疏水接触角双重结构纳米材料中图分类号:0647文献标识码:A文章编号:1005—281x(2006)06—0721.06ProgressinBiomimicingofSuper-HydrophobicSurfaceGuoZhiguang?LiuWeimin(1.StateKeyLaboratoryofSolidLubrication,LanzhouInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou73
3、0000,China;2.GraduateSchool,ChineseAcademyofSciences,Bering100039,China)AbstractBiomimiesuper-hydrophobicsurfacehasbeenconsideredasanewresearchfieldinmimieingbiologicalsystemswithchemistry.Thesuper—hydrophobicphenomenaoflotusetc.givesuchmodelofpreparat
4、ionsofbiomimiesuper—hydrophobiesurfacesonmanysubstrates.Thestudiesonsuper-hydrophobicpropertiesandmicro—structuresoflotusandtheresearchprogressinbiomimicingofsuper-hydrophobicsurfacearereviewed.Theauthor'Sopinionsthrespecttothefuturedevelopmentofthisre
5、searchfieldareproposed.Keywordslotuseffect;super—hydrophobie;contactangle;binarystructure;nano—materials1引言超疏水性植物的结构性质导致了它们的自净能力,这种能力被人们称之为荷叶效应(1otuseffect),这种效应引起了人们的广泛兴趣.在化学模拟生物体系的研究中,超疏水性表面是近年来比较活跃的领域之一.研究超疏水性表面对深入认识自然界中具有超疏水性植物和设计新的高效纳米薄膜具有重要的作用.同时
6、它在工业生产和人们的日常生活中有着极其广阔的应用前景.例如,它可以用来防雪,防污染,防腐j,抗氧化j以及防止电流传导和自净'm等.收稿:2005年7月,收修改稿:2005年9月*国家自然科学基金项目(No.50405040,50275142)资助**通讯联系人e—mail:wmliu@1zb.ac.ca所谓超疏水性表面一般是指与水的接触角(contactangle)大于150.,滑动角小于10.的表面.接触角是衡量表面疏水性的标准之一.一般说来,如果接触角大于90.,称为疏水表面;反之,称为亲水表面
7、.判断一个表面的疏水效果,除了考察其静态接触角的大小,更要考虑到它的动态过程,一般用滑动角或者滞后角来衡量.滑动角定义为前进接触角(简称前进角,)与后退接触角(简称后退角,)之差,滑动角的大小同时代表了一个薄膜表面的滞后程度(hysteresis).一个真正意义上的超疏水表面既要有较大的静态接触角,同时更应该具有较小的滑动角….化学进展第18卷仿生超疏水性表面通常具有微纳米的双重结构(binarystructure)和低的表面能(surfaceenergy)¨.近年来,纳米材料制备技术,尤其是一维和
8、二维纳米材料制备技术的迅猛发展为研究仿生超疏水性表面提供了强大的驱动力.许多仿生超疏水性表面的制备方法在文献中有过报道,如嵌段聚合物的相分离¨',溶胶一凝胶法(s0l—ge1)n,激光刻蚀加,溶剂挥发,模板法¨,升华法以及聚合物固化等.同时,为了得到更有效的超疏水表面,用低表面能物质如氟硅烷(FAS)对粗糙表面进行化学修饰是很有必要的.本文主要对自然界中超疏水表面以及从仿生学出发人们对超疏水性表面的研究进展进行介绍和综述.2三种超疏水植物叶片的微观分析Barholtt
