超疏水表面的研究进展

超疏水表面的研究进展报告内容研究背景研究进展小结与展望研究背景应用价值：由于超疏水表面与水的接触面积很小，通过水所发生的化学反应及键的形成就被限制在较小的面积上。〔1-3〕〔1〕A.Nakajima,K.Hashimoto,T.Watanabe,Monatsh.Chem.2001,132,31.〔2〕冯琳，中国科学院研究生院博士学位论文，2001〔3〕S.H.Li,H.J.Li,X.B.Wang,YL.Song,YQ.Liu,L.Jiang,D.B.Zhu,J.Phys.Chem.B.2002,106,9274亲水疏水超疏水90o150o材料表面修饰低表面能物质疏水材料表面制备粗糙微结构实验表明：低表面能物质只是制备超疏水表面的基本条件，而具有足够粗糙度的微结构才是决定性的。〔4-5〕超疏水表面的制备方法〔4〕FengLetal.Adv.Master.2002,14:1857〔5〕NishinoTetal.Langmuir,1999,15:4321超疏水表面的表征手段1.接触角－－液滴在固体表面形成热力学平衡时所持有的角。其中，γsv，γsl，γlv，分别是固－气、固－液和液－气两相界面单位面积的界面自由能。2.滚动角－－一定质量的液滴在倾斜面上开始滚动的临界角度。a自然界中的超疏水表面自然界中某些生物表面经过亿万年的进化，已经能够用较少的材料优化成各种特殊形态的结构，呈现出完美的超疏水特性。超疏水的荷叶表面荷叶表面具有微米结构的乳突，同时乳突上还存在纳米结构，这种微纳米尺度复合的阶层结构有效降低了固体和液体之间紧密的接触，影响了三相接触线的形状，长度和连续性，使得水滴在荷叶上易于滚动，也是荷叶表面超疏水的根本原因。〔20〕BarthlottW,NeinhuisC.Planta,1997,202:1〔18〕JiangL,LiuH,FengL,etal.langmuir,2004,20:5659-5661〔19〕SunT,FengL,GaoXetal.Acc,Chem.Res.2005,388:644超疏水的蝉翼表面1.刻蚀法D.O等人〔6〕利用光刻蚀的方法制备具有微米级柱状阵列结构的硅表面，然后用硅烷化试剂进行疏水处理得到超疏水表面。〔6〕D.Oner,T.J.McCarthy,Langmuir2000,16,7777.纳米结构产生高接触角2.模板法Guo等人〔7〕利用滚模印刷法，以多孔氧化铝为模板，通过加热压印的方法，在聚合物薄膜表面制备出纳米柱状结构，具有较好的超疏水性。〔7〕S.Shibuichi,T.Onda,N.Satoh,K.Tsujii,J.Phys.Chem.1996,100,19512LinFengetal.，Angew.Chem.Int.Ed.2002,41(7),1221聚丙烯腈（PAN）纳米纤维的侧面SEM图173.83.电化学法Zhang等人〔8〕采用电化学法，在基底硅片表面用聚合物电解质修饰后，表面生成树枝状分形结构，与水的接触角达到156°。〔8〕X.Zhang,F.Shi,X.Yu,H.Liu,YFu,Z.Wang,L.Jiang,X.Li,J.Am.Chem.Soc.2004,126,30644.异相成核法Onda等人〔9〕在烷基乙烯酮的二聚体中混入少量二烷基酮，置于玻璃片上熔化，氮气保护下冷却至室温，以二烷基酮为晶种，形成具有分行结构的超疏水表面，与水接触角174°。〔9〕C.Guo,L.Feng,J.Zhai,GWang,YSong,L.Jiang,D.Zhu,ChemPhysChem2004,5,750.其它方法相分离法[10]电纺技术[11]溶液法[12]升华制孔法[13-17]……[10]J.T.Han,D.H.Lee,C.YRyu,K.WCho,J.Am.Chem.Soc.2004,126,4796[11]L.Jiang,YZhao,J.Zhai,AngewChem.Int.Ed.2003,43,4338[12]H.YErbil,A.L.Demirel,YAvci,O.Mert,Science2003,299,1377[13]A.Nakajima,K.Hashimoto,T.Watanabe,Adv.Mater.1999,11,1365.[14]A.Nakajima,K.Hashimoto,T.Watanabe,K.Takai,GYamauchi,A.Fujishima,Langmuir2000.[15]K.Tadanaga,J.Morinaga,T.Minami,J.Sol-GelSci.Technol.2000,1211[16]WChen,A丫Fadeev,M.C.Hsieh,D.finer,J.Youngblood,丁J.McCarthy,Langmuir1999,15,3395.[17]D.O.H.Teare,C.GSpanos,P.RJ.P.S.Badyal,S.ABrewer,S.Coulson,C.Willis,Chem.Mater.2002,14,4566.目前研究还多处于实验阶段，由于工艺相对复杂，制备条件苛刻，成本较高，无法实际应用于生产与生活。开发简单有效实用性高的方法制备超疏水表面并进行批量生产，有效应用于生产和生活是这一研究领域的最终目标。小结与展望