超疏水表面的研究进展 生物材料表面的超疏水性能研究进展

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1、超疏水表面的研究进展生物材料表面的超疏水性能研究进展基础及前沿　中国科技信息２０１３年第２２期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｎｏｖ．２０１３　基金项目：辽宁省教育厅基￣，（Ｌ２０１１１０３，Ｌ２０１２２２１），辽宁工业大学人才基金（Ｘ２０１１２９）资助　生物材料表面的超疏水性能研究进展　孔祥清章文娇曲艳东　辽宁工业大学土木建筑与工程学院，辽宁29锦州１　２１　００１　Ａ　ｒｅｖｉｅｗ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｓｕｐｅｒｈｙｄｒＯｐｈＯｂｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ｏｆ　ｂｉｏｍａｔｅ

2、ｒｉａｌｓ　Ｋ０ｎｇ　Ｘｉａｎｇｑｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｎｊ　ｉａｏ，Ｑｕ　Ｙａｎｄｏｎｇ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ａｎｄ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎｚｈｏｕ，１　２　１　ＯＯ　１，Ｃｈｉｎａ　孔祥清　孔祥清（１　９８２一）．　女，博士．讲师，研究　领域为微纳米生物　力学。　摘要　结合作者课题组的相关工作，介绍了植物叶子、昆虫翅膀及小型水面昆虫水　黾等几种29天然生物材料表面的微纳观结构及超疏水性能研究进展，并特别介　绍了作者研究小组对蚊子腿部表面超疏

3、水性能的研究成果，最后对天然生物　材料表面超疏水性能的研究进行了总结和展望。　关键词　生物材料；超疏水性能；微纳结构　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｏｕｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｏｒｋ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｅ　ｒｅｎｅｗ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｎａｎｏ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｎａｔｕｒａｌ　ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ｌｅａｖｅｓ，ｉｎｓｅｃｔ　ｉｎｗｇｓ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｓｔｒｉｄｅ

4、ｒ　ｌｅｇｓ．Ｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｗｅ　ｒｅｎｅｗ　ｏｕｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅｓ　ｏ29ｆ　ｍｏｓｑｕｉｔｏ　ｌｅｇｓ．Ｆｉｎｌｌａｙ，ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｈｅｔ　ｓｕｐｅｒ—ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ　ｏｆｂｉｏｍａｔｅｒｉｌｓａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅｓ；ｍｉｃｏｒｏｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　文献标识码：Ａ　中图分类号

5、：０３４３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１３．２２．００５　１概述　物体表面的超疏水特性在防雪、防水、防雾、防污　染、抗氧化等人们日常生活、工农业生产以29及航天器、潜　艇、雷达通讯等领域都有着极其广阔的应用前景，引起人们　的普遍关注【ｌ　】。所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大　的污染，经过亿万年的进化，已经用尽可能少的材料最优　化成各种特殊形态的微纳米尺度分级结构，呈现出完美的　超疏水特性　１，荷叶表面就是其中最为典型的一类。我们　只要仔细观察就会发现，当水滴滴到荷叶表面时会形成亮　晶晶的球形水珠，图１．ａ显示了荷叶表面的

6、水珠形状，这些　于１５０。的表面，这方面大自然给了我们很多的启发。例如　荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾及蚊子腿等都具有超强的疏水　自清洁功能，使得荷叶等植物叶可以“出淤泥而不染”、　蝴蝶等昆虫可以在雨雾中自由飞行、水黾及蚊子等小型水　面昆虫可以在水面自由行走而不至于沉没。关于这些生物　材29料表面的超疏水性能的研究目前已经取得了很多的研究　成果。　水珠很难稳定地停留在荷叶表面，只需稍微倾斜一个很小　的角度，水珠便会从叶面滚落，水珠滚动的同时也把荷叶　表面的灰尘等污染物带走，从而保持荷叶表面的清洁，荷叶　表面的这种疏水自清洁现象被称为“荷（莲）叶效应　，　。　那么荷叶

7、为什么能够产生这种疏水自清洁的荷叶效应呢？　德国波恩大学的Ｂａｒｔｈｌｏｔｔ等【５　从２０世纪７０年代开始对以荷　叶为代表的大量植物表面进行研究，对植物表层蜡质进行　分析、对植物表层的微观结构及细胞组成结构进行分类研　究，认为植物叶表面的疏水性与自清洁性是由不同微观结　构的表面粗糙度和蜡质表面的疏水性共同作用的结果。然　２植物叶表面的超疏水性能　自然界中很多植物表面为了防止雨水的侵蚀以及灰29尘　而，江雷等【８　通过理论计算表明荷叶表面微观结构和表面蜡　质共同作用的模型下接触角最大只能达到１４７。，远远小　基础及前沿　中国科技信息２０１３年第２２期　ＣＨＩＮＡ

8、　ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯ