聚合物相分離技術在超疏水表面制備中的應用

侯瑞，李桂群，張巖，丁文皓，張寶芹，李明俊

（山東非金屬材料研究所，山東濟南250031）

超疏水是一種特殊的固體表面潤濕現象，一般來說，水接觸角大于150°且滾動角小于10°的固體表面被稱作超疏水表面。超疏水現象在自然界中普遍存在，滿池荷葉捧珍珠，荷葉上水滴呈珍珠狀滾動就展現了荷葉的超疏水特性[1]，受到荷葉超疏水特性的啟發，Barthlott 等[2]分析了大量植物葉片，并指出使荷葉具有超疏水性能的原因可能有2 種，一是蠟質的表面，二是表面大量的微觀凸起，并將由這兩種因素共同作用從而獲得超疏水表面的現象稱為荷葉效應（lotus-effect）。江雷課題組[3]研究發現，水黽足部具有微米-納米多級結構，并認為這一多級結構是其表面具有超疏水特性的關鍵。一般的研究結果均認為，超疏水表面的潤濕特性[4]與其表面物質的自由能和表面幾何結構相關。隨著研究的深入和分析技術的提升，不同表面結構的超疏水模型也隨之建立，從一級微結構的Wenzel 模型[5]、Cassie 模型[6]，到微米-納米多級結構的Cm-Cn、Cm-Wn、Wm-Cn和Wm-Wn態（其中m和n 分別表示微米結構和納米結構），如圖1 所示，Hejazi等[8]總結了9種潤濕狀態，為超疏水表面的構建提供了理論指導。還有學者研究發現，擁有獨特內角結構的表面，即使不添加低表面能組分也可擁有良好的疏水性[9]。

為了獲得兼具低表面能物質和適宜微觀結構的超疏水性能的固體表面，主要有以下2種途徑，一是將低表面能物質粗糙化，二是在粗糙結構表面修飾低表面能物質[10]。……