表面微納結構的特殊功能及制備方法研究進展

趙元亮，吳永玲，鄭宏宇

(山東理工大學機械工程學院，山東 淄博 255000)

0 前 言

荷花“出淤泥而不染”、鯊魚皮具有減阻性能、蝴蝶翅膀呈現多彩艷麗圖案，均是由于動植物表面具有特殊的微結構或物質，使其獲得了疏水性能、減阻性能以及特殊的光學性能。受此啟發，研究人員開展了大量有關表面微納結構和納米涂層的研究[1，2]。通過改變表面微納結構，可使材料表面獲得超疏水、超透鏡、自清潔、減摩耐磨等功能特性[3，4]。目前，采用光刻法、激光加工法、自組裝法、增材制造法、氣相沉積法、溶膠凝膠法、磁控濺射法等，已經可以加工出高精度表面微納結構和納米涂層[5，6]。加工出的微納結構和納米涂層能夠改變材料表面的浸潤性、光學特性、摩擦磨損特性等，因此，表面微納結構和納米涂層在微機電、光學、航空航天、生物醫療等領域具有廣闊的應用前景。本文主要綜述表面微納結構的特殊功能和制備表面微納結構和納米涂層的主要方法，并對各種表面微納結構和納米涂層的加工方法存在的不足進行總結，對表面微納結構和納米涂層技術的發展方向進行展望。

1 表面微納結構的特殊功能

1.1 超疏水表面

荷花葉具有“出淤泥而不染”的特性，是由于荷葉表面的微小突起構成的天然微納結構賦予了荷葉超疏水的特性[7，8]。超疏水表面是指穩定接觸角大于150°，且滾動接觸角小于10°的表面。材料表面的浸潤性是由材料表面的化學組成和微結構決定的。通過改變材料的表面微結構可以調控材料表面的浸潤性，從而使材料表面獲得超疏水性能。……