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1、·58·材料导报2008年11月第22卷第11期3超疏水性纳米界面材料的制备及其研究进展11,2122刘霞,高原,呼爱妮,郭云,谢朝阳(1烟台大学环境与材料学院,烟台264005;2中国空间技术研究院兰州物理所真空低温技术与物理国家级重点实验室,兰州730000)摘要超疏水表面在自清洁、防腐蚀和生物相容性等方面所展示的独特性能以及在国防、工农业生产和日常生活中的潜在应用前景,引起了研究者的极大关注。在简要总结超疏水界面理论的基础上,综述了超疏水界面材料在制备及性能方面取得的一些新进展,探讨了这一领域存
2、在的问题及可能的发展方向。关键词超疏水接触角表面形貌中图分类号:O647PreparationandResearchProgressofSuper2hydrophobicNanoscaleInterfacialMaterials11,2122LIUXia,GAOYuan,HUAini,GUOYun,XIEZhaoyang(1CollegeofEnvironmentandMaterialEngineering,YantaiUniversity,Yantai264005;2NationalLab.ofVa
3、cuum&CryogenicsTechnologyandPhysics,LanzhouInstituteofPhysics,ChinaAcadenyofSpaceTechnology,Lanzhou730000)AbstractInthelastdecade,surfaceswithultrahydrophobicityhavearousedmuchresearchinterestsowingtotheiruniquecapabilitiesinself2cleaningcoatings,antise
4、psis,biocompatiblematerialsandotheraspects,aswellastheirpotentialapplicationprospectsinnationaldefence,productionofindustryandagricultureanddailylife.Inthispaper,onthebasisofthefundamentaltheories,theprogressesinthepreparationandpropertiesofsuper2hydrop
5、hobicinterfa2cialmaterialsarealsosummarized.Problemsexistinginthisresearchfieldandpossibledevelopingdirectionofsuper2hydrophobicinterfacialmaterialsarealsodiscussed.Keywordssuper2hydrophobicity,contactangle,surfaceappearance性能。其粗糙度对固体表面润湿性的作用可用Wenzel方程表
6、0引言[5]示:表面的疏水性能通常用表面与水静态的接触角和动态的r(γSA-γSL)cosθr==rcosθ(1)滚动角描述。超疏水表面是指与水的接触角大于150°,而滚动γLA角小于10°的表面[1]。该特殊表面在日常生活和工业生产等领式中:r为表面粗糙因子;θr为粗糙表面的接触角;θ为光滑表面域都有着极其广阔的应用前景,如玻璃表面的防雾、交通指示的接触角;γSA、γSL、γLA分别为固/气、固/液、液/气间的界面张灯的自清洁、船体表面的润滑和纺织品的防污性能等。滚动角力。式(1)表明:(1)θ<9
7、0°时,θr随着表面粗糙度的增加而降的大小代表了一个薄膜表面的滞后程度。从理论上讲,真正意低,表面变得更亲水;(2)θ>90°时,θr随着表面粗糙度的增加而义的超疏水表面既要有较大的静态接触角,又要有较小的滚动增大,表面变得更疏水。即随着表面粗糙度的增加,亲水性表面[2]角。更亲水,疏水性表面更疏水。润湿性由表面化学组成和微观几何结构共同决定,所以寻式(1)的前提条件有2个基本假设:(1)基底的表面粗糙度求和制备低表面自由能的材料是制备超疏水表面的前提条件。与液滴的大小相比可以忽略不计;(2)基底表面
8、的几何形状不影常用的方法是在表面涂覆含有2CF3等氟碳链或硅烷链的物质响其表面积的大小。所以,对于一些高粗糙度表面或多孔表面,[3]该方程就失去了其物理意义。因此,很多学者引入固/液界面和来降低表面能。但是,在光滑材料表面只采用化学方法来调[4]液/气界面所占的分数及表面积放大因子(L/l)D-2等对其进行节表面自由能,通常仅能使接触角增加到120°,而不能再高。[6-8]因而,要有效地提高材料表面的疏水性能,达到更高的接触角,修正,其表述方法不一样,但
