文献综述
（一）本课题研究的现状及发展趋势
1.超疏水材料
1.1简介
仿生材料是指模仿生物的各种特点或特性而研制开发的材料。通常把仿照生命系统的运行模式和生物材料的结构规律而设计制造的人工材料称为仿生材料。仿生设计不仅要模拟生物对象的结构, 更要模拟其功能。将材料科学、生命科学、仿生学相结合, 对于推动材料科学的发展具有重大意义。自然进化使得生物材料具有最合理、最优化的宏观、细观、微观结构, 并且具有自适应性和自愈合能力。在比强度、比刚度与韧性等综合性能上都是最佳的。
受到天然生物的迷人表现的启发，近年来先进功能材料的设计和制造引起了大量的研究关注[1]。荷叶在潮湿和泥泞的生长环境中有效自我清洁，以其低粘性超疏水性而闻名。仿生的，人造的超疏水表面可以通过与低表面自由能组合物叠加的合适的分级微/纳米结构的组合来实现; 这些表面具有自清洁，抗腐蚀，防雾，防冰，减阻，和油-水分离等应用的显著潜力[ 2,3]。
许多人造超疏水表面的设计和制备通过经由溶胶-凝胶技术产生分级结构的表面，溶剂热方法，电化学处理，气相沉积，蚀刻，等离子体处理，模板的方法，以及其他方法。然而，这些制备方法存在明显的缺点，包括繁琐的制备方法或对恶劣条件，专用设备或昂贵或有毒试剂的必要性; 现有的制备技术甚至限制了可用基质的类型，尺寸和形状，这也限制了它们的实际应用[4]。
超疏水材料是指材料表面与水的接触角大于150°而滚动角小于10°的材料[5,6]。在自然界中，许多植物叶面、水禽羽毛都具有超疏水性，如蜻蜓翅膀、水龟的腿、荷叶等，其中最典型的就是“荷叶效应”[17]。这些动、植物的表面都含有特殊的几何结构，与水的接触角达150°以上。在20世纪90年代，生物学家和材料科学家开始研究天然超疏水表面。其中包括Nelumbo nucifera（Lotus）和Colocasia esculenta 等防水植物的叶子，它们与水具有高接触角。由于所谓的乳头状表皮细胞，叶子表面非常粗糙，形成乳突或微观特征。除了微观粗糙度之外，乳突表面也是粗糙的，纳米级粗糙由三维表皮蜡质组成，这些蜡是长链烃因此具有疏水性。莲花的蜡质以小管形式存在，但在其他叶子上，蜡质也以小盘或其他形态存在[18]。Burton和Bhushan [7]以及Bhushan和Jung [8]研究了这些叶子的层次结构。这些表面上的水滴容易位于纳米结构的顶点上，因为气泡填充在液滴下面的结构的谷中。因此，这些叶子表现出相当大的超疏水性。荷叶的静态接触角和接触角滞后分别约为164°和3°。叶片上的水滴在滚落时会从表面除去任何污染物颗粒，从而导致自洁。据报道，所有超疏水和自清洁叶子都由内在的层次结构组成。分层结构提供气穴形成，导致所施加的水滴的最低接触面积，导致接触角滞后，倾斜角和粘合力的减小。生物体的其他例子包括蚊子。它们的层次结构导致超疏水性。鸭毛和蝴蝶翅膀也具有超疏水性。它们的波纹表面提供气穴，防止水完全接触表面。通过研究，人们不仅发现了许多自然界中存在的超疏水现象及其表面结构，而且还可以通过多种方法人工合成超疏水表面。目前，制备超疏水表面的途径有两种[9]: (1)在具有微纳米粗糙结构表面上修饰低表面能物质；(2)在具有低表面能的物质表面构造微纳米粗糙结构。
1.2超疏水材料一般制备方法
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