Sun 等课题组成员为了获取具有荷叶结 构的超疏水表面， 在聚二甲基硅氧烷表面 进行模板法得到了具有荷叶结构的凹模板， 再使用该凹模板得到具有与荷叶表面结构 类似的凸模板， 在扫描电镜下看到了具有 粗糙结构的表面，展现了良好的超疏水性 能。
Manhui Sun,et al.Artificial Lotus Leaf by NanocastingLangmuir, Vol. 21, No. 19, 2005 8979.
J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9049–9056
三、光催化超疏水材料研究进展
一、研究背景
Wenzel 模型
cosɵW =rcosɵe
式中，θW为表观接触角，(°)；θY为理想表面 的本征接触角，(°)；λ 表示粗糙度因子，是 真实固液界面接触面积与表观固液界面接触面 积的比值，λ≥1
ห้องสมุดไป่ตู้
Cassie模型
cosɵc =f1cosɵ1 + f2cosɵ2
将表面组成分量加入方程中式中，f1和 f2分别 为复合表面中固相与气相的表面积分数，%； θ1和θ2分别为它们的接触角
一、研究背景
Young方程——理想、平滑的固体表面
cosɵ =(γ -γ )/ γ
sg ls lg 式中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液以及液气之间的界 面张力，N/m
Θ < 90°，表现出亲水的性质， Θ > 90°，表现出疏水的性质
Young Equation
Young方程解释了接触角 和表面能的关系
通过双层涂层制备长期耐用的超疏水和（同时）抗
反射表面，该双层涂层包含部分嵌入通过溶胶生产的有 机二氧化硅粘合剂基质中的三甲基硅氧烷（TMS）表面 功能化的二氧化硅纳米颗粒-凝胶过程。首先将致密且均 匀的有机硅胶层涂覆到玻璃基板上，然后在其上沉积三 甲基硅烷化的纳米球基超疏水层。在热固化之后，两层 变成整体膜，并且疏水性纳米颗粒被永久地固定到玻璃 基板上。经过这种处理的表面在户外暴露2000小时期间 显示出极好的防水性（接触角CA= 168°）和稳定的自 清洁效果。
二、超疏水材料制备方法及其应用
电纺丝法
静电纺丝是生产具有微米级 和纳米级直径的连续纤维的通 用技术。该技术可广泛应用于 从球形到纤维的聚合物薄膜的 沉积。这种方法也可以应用于 纳米粒子、金属和陶瓷。此外， 它被认为是制备超疏水表面的 有效技术，因为它提高了表面 粗糙度。
将羧基化碳纳米 管掺杂PVDF(聚 偏氟乙烯)溶液 电纺制备超疏水
Michele Manca,et al,Durable Superhydrophobic and Antireflective Surfaces by Trimethylsilanized Silica Nanoparticles-Based Sol-Gel Processing，Langmuir 2009, 25(11),6357–6362
超疏水的表面是指与水的接触角大于150，滚动角小于10的 表面
静态接触角越大 滚动角越小
疏水性越强
一、研究背景
2. 超疏水基本理论
材料表面的润湿性是由表面的化 学组成以及微观几何结构共同决 定的。通常以接触角表征液体对
固体的浸润程度
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Young's方程 Wenzel模型 Cassie模型
4 刻蚀法
二、超疏水材料制备方法及其应用
模板法
模板法即模板合成法就是将具有纳米 结构、形状容易控制、价廉易得的物质作 为模板，通过物理或化学的方法将相关材 料沉积到模板的孔中或表面而后移去模板， 得到具有模板规范形貌与尺寸的纳米材料 的过程。模板法是合成纳米复合材料的一 种重要方法，也是纳米材料研究中应用最 广泛的方法，特别是制备性能特异的纳米 材料，模板法可以根据合成材料的性能要 求以及形貌来设计模板的材料和结构，来 满足实际的需要
纳米纤维膜
Colloid Surface A. 2021, 508, 125342
二、超疏水材料制备方法及其应用
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法用含高化学活性
组分的化合物例如烷氧基金 属或金属醇盐等作前驱体， 将前驱体水解形成溶胶后进 行缩合反应以制备凝胶，最 后将凝胶进行干燥从而获得 超疏水结构的表面。
一种利用超快激光直写分散微坑阵列的基本方法，可提供基 本的粗糙度，保证足够的未加工表面积以实现高透明度，并在每个 坑内引入多激光加工以诱导最大化纳米结构的粗糙度，然后用一层 氟代烷基硅烷分子疏水化表面，以达到良好的超疏水性。此外，具 有自组织微纳米棒的分布式周期性微坑，纳米波纹和纳米颗粒均在 石英玻璃上制造。
超疏水材料研究进展
汇报人：
CONTENTS
一、研究背景 二、超疏水材料制备方法及其应用 三、光催化超疏水材料研究进展 四、超疏水材料研究展望
一、研究背景
1.超疏水的概念
自然界中的超 疏水现象
一、研究背景
表面的疏水性能通常用表面与水静态的接触角和动态的滚 动角来描述
接触角：固体表面液滴边缘处的角度 滚动角：液滴在倾斜表面上刚好发生滚动时，前进接触角 与后退接触角的差值
当固体表面 疏水时，增 大粗糙度会 增强表面疏
水性
一、研究背景
3.超疏水表面的制备
固体表面的浸润性 ：主要与固体表面的自由能以及表面的粗糙结构有关
制备原理
用低表面能的 物质修饰粗糙
表面
在低表面能材 料表面构造粗
糙结构
二、超疏水材料制备方法及其应用
1.超疏水材料制备方法
模板法
电纺丝法
溶胶-凝胶法
5 ......
二、超疏水材料制备方法及其应用
刻蚀法
刻蚀法是直接通过化学改性或物理刻蚀 增加基底表面粗糙度或降低表面能，从 而形成超疏水表面，达到降低化学活性 和抗腐蚀的目的。该方法的特点为可直 接在基底的表面进行改性，从而不用担 心涂层中界面粘结性问题。该种方法最 为显著的优点在于所得超疏水表面的稳 定性和耐蚀性较好，可形成持久的疏水 表面，避免了涂覆法中基材与涂层之间 界面的易腐蚀问题，但最大的缺点在于 制备时间长、可能会降低基底强度、难 于刻蚀化学性质非常稳定或者硬度过大 的衬底等。难以实现广泛的生产和应用。 刻蚀法可包括多种物理化学方法，如激 光蚀刻、化学蚀刻等。