超疏水性生物表面及其仿生制备的研究进展.pdf

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1、·24薹掌iENG工1NEER程1NGP塑LAST料ICSAP应PLIC用ATIONVo1J．a4n3．，N20o1．51doi：lO．3969~．issn．1001—3539．2015．01．029超疏水性生物表面及其仿生制备的研究进展莫春燕，郑燕升，王发龙，胡传波，莫倩f1．广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州545006；2．广西科技大学鹿山学院，广西柳州545616)摘要：介绍了超疏水表面接触角模型，综述了几种自然界生物体表面的超疏水性能及其仿生制备，并对仿生超疏水表面的未来发展进行了展望。指出未来发展的方向主要是实现超疏水表面的-Y-

2、&4~，降低成本，同时改善制备工艺、寻找节能环保的生产h-Y-方式。关键词：超疏水；仿生；应用；展望中图分类号：TQO50．4+25文献标识码：A文章编号：1001—3539(2015)01-0124-05ResearchProgressofNaturalSuper-HydrophobicSurfacesandItsMimickingFormationMoChunyan，ZhengYansheng’。WangFalong，HuChuanbo，MoQian(1．SchoolofBiologicalandChemicalEngineering，Guan

3、gxiUniversityofScienceandTechnology，Liuzhou545006，China；2．LuShanCollegeofGuangxiUniversityofScienceandTechnology，Liuzhou545616，China)Abstract：Thesuperhydrophobicsurfacecontactanglemodelwasintroduced．Severalnaturalworldfeaturesandtheirbionicsuper-hydrophobicmaterialsweresummari

4、zed．Finally，theapplicationprospectsofsuperhydrophobicsurfacewerereviewed．Itwaspointedoutthefuturedirectionofdevelopmentwasmainlytorealizetheindustrializationofsuperhydrophobicsurface，reducecosts，whileimprovingthepreparationprocess，lookingfortheproductionandprocessingwaysofener

5、gysavingandenvironmentalprotection．Keywords：superhydrophobic；bionics；application；prospect固体表面的湿润性作为固体表面重要的特性之一，不到，该方程于1805年由ThomasYoung提出，其方程表达式仅受到固体表面粗糙度的影响，还受固体表面化学成分的影为：ysG—ysL=yLGcosO，其中ysG，ysL，YLG分别为固—气，固一液，响，通常借助接触角来表征固体表面的润湿效果[1-2]0接触液一气的界面张力，0为固体表面与液滴接触角]。角越大，表面的疏水效果越好

6、，反之亦然。当固体表面与液然而现实生活中，理想的光滑表面并不存在，因此对于体的接触角度超过150。，称之为超疏水表面。自然界中，经粗糙表面的研究随之发展。针对此，两种著名的理论应运而亿万年的自然选择，许多生物的表面都表现出优良的超疏水生。Wenzel假设液滴完全湿润固体表面，引入粗糙因子r性能，比如荷叶、花生叶、莲叶等植物表面和水黾、鲨鱼表皮、加以修正，并提出Wenzel模型，其表达式为：cOS0w=rcos0，沙漠甲虫、蝴蝶翅膀等动物体表。一直以来，这类自然现象其中为液滴完全润湿粗糙表面时的接触角，则为假设液都启发着各领域的科学工作者们，尤其是近

7、几十年，仿生超滴在理想平坦表面时的接触角。该模型认为当固体表面为疏水表面以其优越的防腐蚀、自清洁、防覆冰、抗菌等性能，疏水状态时，固体表面的粗糙程度越大，其表面疏水效果越在防腐、自清洁、建筑防水、流体减阻、防污等领域都有广泛好。而后在1944年，著名的Cassie—Baxter模型被提出，其方的应用[3-51。程表达式为：cosOc=fcosO+f一1，其中，为液滴完全悬浮众所周知，大量的超疏水表面制备方法，比如化学气相在粗糙表面时的接触角，0为液滴在理想平坦表面的接触角，沉积法、溶胶凝胶法、刻蚀法(等离子体刻蚀、酸刻蚀、光刻，为粗糙因子，该模型假

8、设超疏水表面具有固一气一液的特蚀等)、模板法等]，几乎都建立在两大理论研究基础之上，殊接触结构，认为减小固一液接触面积可增