第四章 海洋防污損技術(shù)與材料

1、1第四章第四章 海洋防污損技術(shù)與材料海洋防污損技術(shù)與材料Chapter 4Methods & Materials for Marine Antifouling2Basical principals about superhydrophobicityr 4.1 超疏水性表面結(jié)構(gòu)技術(shù)與材料超疏水性表面結(jié)構(gòu)技術(shù)與材料 4.1.1 超疏水基本知識(shí)超疏水基本知識(shí)1. 潤濕潤濕潤濕性潤濕性（又稱浸潤性，（又稱浸潤性，wettability）是固體表面的一個(gè)重要特性。）是固體表面的一個(gè)重要特性。潤濕潤濕（wetting）是一種界面現(xiàn)象，它是指凝聚態(tài)物體表面上的一種）是一種界面現(xiàn)象，它是指凝聚態(tài)物體表面上的一

2、種流體被另一種與其不相混溶的流體取代的過程。常見的潤濕現(xiàn)象是固流體被另一種與其不相混溶的流體取代的過程。常見的潤濕現(xiàn)象是固體表面被液體覆蓋的過程。體表面被液體覆蓋的過程。3潤濕過程實(shí)際上是液相與氣相爭奪固體表面的過程，可以看作固氣界面的消失和固液界面的形成過程。1）表面自由能判據(jù)液體與固體接觸時(shí)，液體能否潤濕固體，從熱力學(xué)角度看，就是恒溫、恒壓下體系的表面自由能是否降低。如果自由能降低就能潤濕，且降低越多潤濕程度越好。4圖中表示界面均為一個(gè)單位面積，固液接觸時(shí)體系表面自由能的變化。5所以，G0是液體潤濕固體的條件。但固體的表面張力氣固和液固難于測(cè)定，因此難以用上述公式進(jìn)行計(jì)算和衡量潤濕程度。G

3、液固氣液氣固62) 潤濕角（接觸角）判據(jù)液體滴在固體表面上，在平衡液滴的固、液、氣三相交界處自固液界面經(jīng)液體內(nèi)部到氣液界面的夾角稱為潤濕角（wetting angle）或接觸角（contact angle）。7Youngs equation固液表面液體的接觸角是固、氣、固液表面液體的接觸角是固、氣、液界面間表面張力平衡的結(jié)果。液界面間表面張力平衡的結(jié)果。液滴的平衡使得體系總能量趨于液滴的平衡使得體系總能量趨于最小，而液滴則在固體表面處于最小，而液滴則在固體表面處于穩(wěn)態(tài)（或亞穩(wěn)態(tài)）。穩(wěn)態(tài)（或亞穩(wěn)態(tài)）。一般來說，液滴在光滑平坦固體表面的接觸角可以用一般來說，液滴在光滑平坦固體表面的接觸角可以用Yo

4、ungs方程方程來表示：來表示：cosLVSVSLcosSVSLLV，即，即式中，式中， SV、 SL、 LV分別代表固氣、固液、液氣界面的表面張力；分別代表固氣、固液、液氣界面的表面張力； 為為平衡接觸角，或稱材料的平衡接觸角，或稱材料的本征接觸角本征接觸角。Youngs方程的應(yīng)用條件是理想表面，是指固體表面是組成均勻、平滑、方程的應(yīng)用條件是理想表面，是指固體表面是組成均勻、平滑、不變形和各向同性的。只有在這樣的表面上，液體才有固定的平衡接觸角。不變形和各向同性的。只有在這樣的表面上，液體才有固定的平衡接觸角。8可見，越小，液體對(duì)固體的潤濕程度越好。當(dāng)0o時(shí)，液體對(duì)固體“完全潤濕”，液體將在

5、固體表面上完全展開；當(dāng)180o時(shí)，液體對(duì)固體“完全不潤濕”，當(dāng)液體量很少時(shí)則在固體表面上縮成一個(gè)圓球。9潤濕角潤濕程度0o完全潤濕0o 90o部分潤濕（有限潤濕）90o 180o不潤濕（不良潤濕）=180o完全不潤濕090180ooo 能潤濕不能潤濕有限潤濕不良潤濕（完全潤濕）（完全不潤濕）10（1）在同一固體上，液體的表面張力越大，潤濕角越大。正三十六烷石蠟聚乙烯正十六烷27.64627鋪展正十四烷26.74123鋪展正十二烷25.43817鋪展正癸烷23.9287鋪展正壬烷22.925鋪展鋪展苯28.94224鋪展水72.811110894甘油63.4979679聚甲基硅氧烷 19.920

6、鋪展鋪展?jié)櫇窠?度液體表面張力3) 潤濕角的影響因素比表面能(mN/m）：正三十六烷19.1、石蠟25.4、聚乙烯33.111（2）同一液體，在表面能較大固體上時(shí)，其潤濕角較小。正三十六烷石蠟聚乙烯正十六烷27.64627鋪展正十四烷26.74123鋪展正十二烷25.43817鋪展正癸烷23.9287鋪展正壬烷22.925鋪展鋪展苯28.94224鋪展水72.811110894甘油63.4979679聚甲基硅氧烷 19.920鋪展鋪展?jié)櫇窠?度液體表面張力比表面能(mN/m）：正三十六烷19.1、石蠟25.4、聚乙烯33.112一些潤濕角數(shù)據(jù)液體固體潤濕角/度水石蠟110聚四氟乙烯98-112

7、異丁橡膠110-113人的皮膚（未清除天然油類）90石墨86滑石78鉑40金013Aspects contributing to super-hydrophobicity 2. 影響超疏水性的兩個(gè)因素影響超疏水性的兩個(gè)因素 1）表面能）表面能影響固體表面潤濕性的因素，主要有兩個(gè)：一是影響固體表面潤濕性的因素，主要有兩個(gè)：一是表面自由能表面自由能，二是，二是表面微觀結(jié)構(gòu)表面微觀結(jié)構(gòu)。一般說來，固體的表面自由能越大，越易被液體所潤濕。一般說來，固體的表面自由能越大，越易被液體所潤濕。一般液體的表面張力（除液態(tài)汞外）都在一般液體的表面張力（除液態(tài)汞外）都在100mN/m以下。據(jù)此可把以下。據(jù)此可把固

8、體表面分成兩類：固體表面分成兩類：高能表面高能表面、低能表面低能表面。14surface energy and surface properties高表面能固體高表面能固體：每平方米幾百至幾千毫焦之間，易為一般液體所潤：每平方米幾百至幾千毫焦之間，易為一般液體所潤濕，主要有常見的金屬及其氧化物、硫化物、無機(jī)鹽等。濕，主要有常見的金屬及其氧化物、硫化物、無機(jī)鹽等。低表面能固體低表面能固體：表面自由能與液體大致相當(dāng)，約在：表面自由能與液體大致相當(dāng)，約在25-100mJ/m2左左右，其潤濕性與液固兩相的表面組成與性質(zhì)密切相關(guān)，主要為一般右，其潤濕性與液固兩相的表面組成與性質(zhì)密切相關(guān)，主要為一般的有機(jī)

9、固體及高聚物。的有機(jī)固體及高聚物。固體表面，按其自由能大小，可以分為親水及疏水兩大類。固體表面，按其自由能大小，可以分為親水及疏水兩大類。親水表面親水表面：玻璃、金屬：玻璃、金屬疏水疏水/親油表面親油表面：聚烯烴、硅樹脂：聚烯烴、硅樹脂疏水疏水/疏油表面疏油表面：聚四氟乙烯（特富龍：聚四氟乙烯（特富龍/特氟龍）特氟龍）1516Critical surface tension（臨界表面張力）（臨界表面張力）W.A.齊斯曼等人發(fā)現(xiàn)，同系物的液體在同一固體表面上的接觸角隨齊斯曼等人發(fā)現(xiàn)，同系物的液體在同一固體表面上的接觸角隨液體表面張力液體表面張力 L的降低而單調(diào)下降。以接觸角的降低而單調(diào)下降。以接

10、觸角 的余弦的余弦cos 對(duì)液體的對(duì)液體的表面張力表面張力 L作圖，可得一直線（見圖）。將此直線延長到作圖，可得一直線（見圖）。將此直線延長到cos 1處處,其對(duì)應(yīng)的液體表面張力值即為此固體的其對(duì)應(yīng)的液體表面張力值即為此固體的臨界表面張力臨界表面張力，也稱臨界，也稱臨界潤濕張力，以潤濕張力，以 c來表示。來表示。凡是液體的表面張力大于凡是液體的表面張力大于 c者，該液體不能在此固體表面自行鋪展；者，該液體不能在此固體表面自行鋪展；只有表面張力小于只有表面張力小于 c的液體才能在表面上鋪展。因此的液體才能在表面上鋪展。因此 c值愈高，能夠值愈高，能夠在其表面上展開的液體就多，在其表面上展開的液體

11、就多， c愈低，則能夠在其表面上展開的液愈低，則能夠在其表面上展開的液體就愈少。體就愈少。17Effect of substitution on the c of polymer研究表明，高分子碳?xì)浠衔镏袣湓颖黄渌匮芯勘砻?，高分子碳?xì)浠衔镏袣湓颖黄渌厝〈〈蛞肫渌蛞肫渌鼐墒蛊錆櫇裥园l(fā)生變化。元素均可使其潤濕性發(fā)生變化。鹵素中的氟取代氫原子可降低高聚物的鹵素中的氟取代氫原子可降低高聚物的 c，而且取代的氫原子數(shù)越，而且取代的氫原子數(shù)越多，多， c降得越低。降得越低。其他鹵素原子取代氫原子或在碳?xì)滏溨幸胙鹾偷脑觿t均增加其他鹵素原子取代氫原子或在碳?xì)滏溨幸胙鹾偷?/p>

12、的原子則均增加高聚物的高聚物的 c 。幾種常見元素增加高分子固體的幾種常見元素增加高分子固體的 c次序是：次序是：NOIBrClHF18Superoleophobic, superhydrophobic and superamphiphobic Materials有些固體表面的有些固體表面的 c很小，如很小，如聚四氟乙烯聚四氟乙烯和和甲基硅樹脂甲基硅樹脂等，水和大多數(shù)有等，水和大多數(shù)有機(jī)液體的表面張力均大于她們的機(jī)液體的表面張力均大于她們的 c ，因而在她們的表面上，這些液體均，因而在她們的表面上，這些液體均不能鋪展。不能鋪展。通常稱具有這種性能的表面為通常稱具有這種性能的表面為雙疏表面雙疏表

13、面（既疏水又疏油既疏水又疏油）。）。19Effect of roughness on wetting 2)粗糙度粗糙度將液滴置于一個(gè)粗糙表面上，液體在固體表面上的真實(shí)接觸角幾乎將液滴置于一個(gè)粗糙表面上，液體在固體表面上的真實(shí)接觸角幾乎是無法測(cè)定的。實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的只是其表觀接觸角（用是無法測(cè)定的。實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的只是其表觀接觸角（用 r表示表示）。）。20 表觀接觸角與界面張力關(guān)系是不符合表觀接觸角與界面張力關(guān)系是不符合Youngs方程的。但方程的。但應(yīng)用熱力學(xué)也可以導(dǎo)出與應(yīng)用熱力學(xué)也可以導(dǎo)出與Youngs方程類似的關(guān)系式。方程類似的關(guān)系式。Effect of roughness on wetting

14、：Wenzel equation()cosSVSLrLVr式中，式中， 為本征接觸角，為本征接觸角， r為表觀接觸角，為表觀接觸角，r則為粗糙度。則為粗糙度。將Youngs方程代入，則得：coscosrr以上即為著名的以上即為著名的Wenzel方程方程（1936年提出）。年提出）。粗糙度粗糙度r是指實(shí)際的固液界面接觸面積與表觀固液界面接觸面積之比是指實(shí)際的固液界面接觸面積與表觀固液界面接觸面積之比（r11）。）。21Wenzel方程的前提是：假設(shè)液體始終能填滿粗糙表面上的凹槽。方程的前提是：假設(shè)液體始終能填滿粗糙表面上的凹槽。Wenzel方程表明，粗糙表面的存在，使得實(shí)際上固液的接觸面要大于方

15、程表明，粗糙表面的存在，使得實(shí)際上固液的接觸面要大于表觀幾何上觀察到的面積，于是在幾何上增強(qiáng)了疏水性（或親水性）。表觀幾何上觀察到的面積，于是在幾何上增強(qiáng)了疏水性（或親水性）。 90時(shí)（疏水表面），時(shí)（疏水表面）， r隨著表面粗糙度的增加而變大，表面變得更隨著表面粗糙度的增加而變大，表面變得更疏液。疏液。粗糙結(jié)構(gòu)對(duì)表面浸潤性的增強(qiáng)作用，是僅僅靠改變表面化學(xué)組成所不粗糙結(jié)構(gòu)對(duì)表面浸潤性的增強(qiáng)作用，是僅僅靠改變表面化學(xué)組成所不能達(dá)到的。能達(dá)到的。Effect of roughness on wetting：Wenzel equation22親水表面親水表面Effect of roughness o

16、n wetting疏水表面疏水表面23砂紙打磨形成粗糙表面前后親水性變化砂紙打磨形成粗糙表面前后親水性變化Effect of roughness on wetting24Special wettability resulting from roughness由此可見，粗糙結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)表面的浸潤性，從而產(chǎn)生特殊浸潤性。由此可見，粗糙結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)表面的浸潤性，從而產(chǎn)生特殊浸潤性。其中，超親液及超疏液性代表了特殊浸潤性的兩個(gè)方面。其中，超親液及超疏液性代表了特殊浸潤性的兩個(gè)方面。嚴(yán)格地說，超親液性是指液滴在固體表面的接觸角小于嚴(yán)格地說，超親液性是指液滴在固體表面的接觸角小于10時(shí)固體表面所時(shí)固體表面

17、所具有的浸潤性；具有的浸潤性；超疏液性則是指液滴在固體表面的接觸角大于超疏液性則是指液滴在固體表面的接觸角大于150時(shí)固體表面所具有的時(shí)固體表面所具有的浸潤性。浸潤性。特殊浸潤性具體包括：超親水、超疏水、超親油、超疏油性等幾個(gè)方面。特殊浸潤性具體包括：超親水、超疏水、超親油、超疏油性等幾個(gè)方面。25花中君子，出淤泥而不染花中君子，出淤泥而不染26荷葉效應(yīng)荷葉效應(yīng)27荷葉效應(yīng)荷葉效應(yīng)28荷葉效應(yīng)荷葉效應(yīng)標(biāo)尺：標(biāo)尺：100微米微米29荷葉效應(yīng)荷葉效應(yīng)30荷葉效應(yīng)荷葉效應(yīng)荷葉二級(jí)復(fù)合結(jié)構(gòu)的理論模擬荷葉二級(jí)復(fù)合結(jié)構(gòu)的理論模擬31荷葉自清潔32蟬翅表面的超疏水蟬翅表面的超疏水33聚碳酸酯仿生結(jié)構(gòu)超疏水聚

18、碳酸酯仿生結(jié)構(gòu)超疏水34聚碳酸酯表面粗糙度與親水性關(guān)系聚碳酸酯表面粗糙度與親水性關(guān)系35蚊子復(fù)眼結(jié)構(gòu)及人造復(fù)眼（超疏水、防霧）蚊子復(fù)眼結(jié)構(gòu)及人造復(fù)眼（超疏水、防霧）人造復(fù)眼人造復(fù)眼36水黽：池塘中的溜冰者水黽：池塘中的溜冰者一條腿在水面上支撐起一條腿在水面上支撐起15倍于身體的重量；排開倍于身體的重量；排開300倍于其身體體積水量倍于其身體體積水量37Creation of a Superhydrophobic Surface from an Amphiphilic Polymer38Superhydrophobic Perpendicular Nanopin Film by the Bott

19、om-Up ProcessWe first fabricated the superhydrophobic film with a water contact angle of 178 based on a perpendicular nanopin fractal structure by a bottom-up process. Until now, only materials with an original water contact angle larger than 90, which is classified as hydrophobicity, could be used

20、to fabricate the superhydrophobic film (170) according to the possible fractal structure by a top-down process. Now, in this work, a water contact angle of about 178 can be achieved using a lauric acid-coated film with an original contact angle of 75, which is classified as hydrophilicity, based on

21、an ideal fractal structure for the superhydrophobic surface which is fabricated by the nanosize pin with 6.5 nm diameter. 39Facile Creation of a Bionic Super-Hydrophobic Block Copolymer SurfaceAbstract:A super-hydrophobic surface (see Figure), possessing a microscale and nanoscale hierarchical struc

22、ture similar to the surface structure of the lotus leaf, was prepared in one step from a micellar solution of polypropylene-block-poly(methyl methacrylate). 40advancing angle &receding angle一個(gè)在水平平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴，若表面是理想光滑和均一個(gè)在水平平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴，若表面是理想光滑和均勻的，則往這液滴上加少量同種液體，液滴周界的前沿將向前拓展，勻的，則往這液滴上加少量同種液體，液滴周界的

23、前沿將向前拓展，但仍保持原來的接觸角。但仍保持原來的接觸角。從以上液滴中抽去少量液體，則液滴的周界前沿將向后收縮，但仍從以上液滴中抽去少量液體，則液滴的周界前沿將向后收縮，但仍維持原來的接觸角。維持原來的接觸角。但是，若與液滴接觸的表面是粗糙的或不均勻的，則向液滴中加入但是，若與液滴接觸的表面是粗糙的或不均勻的，則向液滴中加入一點(diǎn)同種液體，只會(huì)使液滴變高，周界不動(dòng)，從而使接觸角變大，一點(diǎn)同種液體，只會(huì)使液滴變高，周界不動(dòng)，從而使接觸角變大，此時(shí)的接觸角稱為前進(jìn)接觸角，簡稱此時(shí)的接觸角稱為前進(jìn)接觸角，簡稱前進(jìn)角前進(jìn)角，用，用 A來表示。來表示。r4.1.1.2 接觸角滯后接觸角滯后41advan

24、cing angle &receding angle42contact angle hysteresis通常前進(jìn)角與后退角的數(shù)值不等，兩者之差值通常前進(jìn)角與后退角的數(shù)值不等，兩者之差值= A- R，叫做叫做接接觸角滯后觸角滯后(性性)，也稱為也稱為滾動(dòng)角滾動(dòng)角。在傾斜面上，同時(shí)可以看到液體的前進(jìn)角和后退角。在傾斜面上，同時(shí)可以看到液體的前進(jìn)角和后退角。假若沒有接觸角滯后，則平板只要稍許傾斜一點(diǎn)，液滴就會(huì)滾動(dòng)。假若沒有接觸角滯后，則平板只要稍許傾斜一點(diǎn)，液滴就會(huì)滾動(dòng)。接觸角的滯后使液滴能穩(wěn)定在斜面上。接觸角的滯后使液滴能穩(wěn)定在斜面上。至此，我們知道，液滴在固體表面的動(dòng)態(tài)行為可以分為至此，我們知道

25、，液滴在固體表面的動(dòng)態(tài)行為可以分為3種，即種，即滑動(dòng)滑動(dòng)、滾動(dòng)滾動(dòng)和和粘滯粘滯。理想的自清潔表面需要極小的接觸角滯后，即液滴在固體表面易滾理想的自清潔表面需要極小的接觸角滯后，即液滴在固體表面易滾動(dòng)。動(dòng)。43液滴動(dòng)態(tài)行為與自清潔液滴動(dòng)態(tài)行為與自清潔44roll angle液滴的前進(jìn)角和后退角也可以描述為：液滴的前進(jìn)角和后退角也可以描述為：前進(jìn)角前進(jìn)角是在增加液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸的三相線將要移動(dòng)是在增加液滴體積時(shí)液滴與固體表面接觸的三相線將要移動(dòng)而沒有移動(dòng)那一狀態(tài)的接觸角，可以理解為下滑時(shí)液滴前坡面所必而沒有移動(dòng)那一狀態(tài)的接觸角，可以理解為下滑時(shí)液滴前坡面所必須增加到的角度，否則不會(huì)發(fā)生

26、運(yùn)動(dòng)；須增加到的角度，否則不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)；而而后退角后退角是指在縮小液滴體積時(shí)，液滴與固體表面接觸的三相線將是指在縮小液滴體積時(shí)，液滴與固體表面接觸的三相線將動(dòng)而未動(dòng)狀態(tài)的接觸角，可以理解為下滑時(shí)液滴后坡面所必須降低動(dòng)而未動(dòng)狀態(tài)的接觸角，可以理解為下滑時(shí)液滴后坡面所必須降低到的角度，否則后坡面不會(huì)移動(dòng)。到的角度，否則后坡面不會(huì)移動(dòng)。45Factors contributing to contact angle hysteresis 粗糙表面的真正表面積與表觀表面積是不相同的。定義真正表面積粗糙表面的真正表面積與表觀表面積是不相同的。定義真正表面積A與表觀與表觀表面積表面積A之比為表面粗糙度。之比

27、為表面粗糙度。r=A/A又已知，粗糙表面的接觸角可以用又已知，粗糙表面的接觸角可以用Wenzel方程來表示：方程來表示：cos r=rcos 可見，粗糙表面的可見，粗糙表面的cos r的絕對(duì)值總是比平滑表面的的絕對(duì)值總是比平滑表面的cos 大，也就是說，當(dāng)大，也就是說，當(dāng)本征接觸角本征接觸角 90o時(shí)，表面粗糙化將使接觸角變大。當(dāng)本征接觸角時(shí)，表面粗糙化將使接觸角變大。當(dāng)本征接觸角 90o時(shí)，時(shí)，表面粗糙化將使接觸角更小。表面粗糙化將使接觸角更小。例如，石蠟的一種粗糙表面使水的前進(jìn)角為例如，石蠟的一種粗糙表面使水的前進(jìn)角為110o，后退角為，后退角為89o，阻滯達(dá)，阻滯達(dá)21o；而平滑表面分別

28、為；而平滑表面分別為97o和和89o，阻滯僅為，阻滯僅為8o。46 固體表面的不均勻性或多相性固體表面的不均勻性或多相性也是接觸角滯后的原因。也是接觸角滯后的原因。前進(jìn)角前進(jìn)角往往反映表面能較低的區(qū)域，或反映與液體親和力弱的那部往往反映表面能較低的區(qū)域，或反映與液體親和力弱的那部分固體表面的性質(zhì)；分固體表面的性質(zhì)；而而后退角后退角往往反映表面能較高的區(qū)域，或反映與液體親和力強(qiáng)的那往往反映表面能較高的區(qū)域，或反映與液體親和力強(qiáng)的那部分固體表面的性質(zhì)。部分固體表面的性質(zhì)。 表面污染表面污染也是常見的接觸角滯后的原因之一。無論是液體或是固體也是常見的接觸角滯后的原因之一。無論是液體或是固體的表面，在

29、污染后均會(huì)引起接觸角滯后。的表面，在污染后均會(huì)引起接觸角滯后。實(shí)驗(yàn)表明，即使氣相成分變化，也會(huì)引起水在金表面上接觸角的變實(shí)驗(yàn)表明，即使氣相成分變化，也會(huì)引起水在金表面上接觸角的變化?；?。Factors contributing to contact angle hysteresis 47Methodes to create superhydrophobic surfacesr 4.1.2 超疏水表面結(jié)構(gòu)制備技術(shù)超疏水表面結(jié)構(gòu)制備技術(shù)目前已經(jīng)報(bào)道的的用于制備超疏水表面的方法有：異相成核法、等目前已經(jīng)報(bào)道的的用于制備超疏水表面的方法有：異相成核法、等離子體處理法、刻蝕法、溶膠離子體處理法、刻蝕法、

30、溶膠-凝膠法、氣相沉積法、電化學(xué)法、交凝膠法、氣相沉積法、電化學(xué)法、交替沉積法、模板法、自組裝法、溶劑替沉積法、模板法、自組裝法、溶劑-非溶劑法、直接成膜法、離子非溶劑法、直接成膜法、離子電鍍法、離子輔助沉積法、熱解法、輻照共聚法等等。電鍍法、離子輔助沉積法、熱解法、輻照共聚法等等。4.1.2.1 典型超疏水表面結(jié)構(gòu)技術(shù)簡介典型超疏水表面結(jié)構(gòu)技術(shù)簡介1. 等離子體處理法等離子體處理法利用等離子體對(duì)表面進(jìn)行處理是獲得粗糙結(jié)構(gòu)的有效方法，已經(jīng)被利用等離子體對(duì)表面進(jìn)行處理是獲得粗糙結(jié)構(gòu)的有效方法，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于制備超疏水表面。廣泛應(yīng)用于制備超疏水表面。McCarthy等人在聚四氟乙烯存在下，利用射

31、頻等離子體刻蝕聚丙烯等人在聚四氟乙烯存在下，利用射頻等離子體刻蝕聚丙烯制備出粗糙表面，隨著刻蝕時(shí)間的增加，表面粗糙度變大，表面與制備出粗糙表面，隨著刻蝕時(shí)間的增加，表面粗糙度變大，表面與水的接觸角最大可以達(dá)到水的接觸角最大可以達(dá)到 A/ R=172o/169o。48射頻等離子體輝光放電在硅基底上沉積氟碳化合物，制備具有射頻等離子體輝光放電在硅基底上沉積氟碳化合物，制備具有帶狀結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜帶狀結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜49在氧等離子體粗糙化處理的在氧等離子體粗糙化處理的PET親水性聚合物基底上形成氟硅親水性聚合物基底上形成氟硅烷（烷（FAS）疏水層）疏水層50Preparation of super-

32、hydrophobic surface by photo etching 2. 刻蝕法刻蝕法McCarthy小組利用光刻蝕的方法制備出一系列具有不同尺寸及圖案小組利用光刻蝕的方法制備出一系列具有不同尺寸及圖案陣列結(jié)構(gòu)的硅表面，然后用硅烷化試劑進(jìn)行疏水處理，即可得到超陣列結(jié)構(gòu)的硅表面，然后用硅烷化試劑進(jìn)行疏水處理，即可得到超疏水表面。疏水表面。研究表明，當(dāng)正方柱的邊長及柱間距為研究表明，當(dāng)正方柱的邊長及柱間距為2m及及32m時(shí)表現(xiàn)為超疏水時(shí)表現(xiàn)為超疏水性，并具有較高的前進(jìn)角及后退角，水滴很容易在表面滾動(dòng)，稍微性，并具有較高的前進(jìn)角及后退角，水滴很容易在表面滾動(dòng)，稍微傾斜即可使水滴滾落表面。傾斜即

33、可使水滴滾落表面。接觸角與柱的高度（接觸角與柱的高度（20-140m）及表面化學(xué)組成（分別考察了硅氧）及表面化學(xué)組成（分別考察了硅氧烷、烷烴、氟化物修飾的表面）無關(guān)。烷、烷烴、氟化物修飾的表面）無關(guān)。51Preparation of super-hydrophobic surface by chemical vapour deposition methode 3. 氣相沉積法氣相沉積法江雷研究小組利用化學(xué)氣相沉積法在石英基地上制備了各種圖案結(jié)江雷研究小組利用化學(xué)氣相沉積法在石英基地上制備了各種圖案結(jié)構(gòu)，如蜂房狀、柱狀、島狀的陣列碳納米管膜。構(gòu)，如蜂房狀、柱狀、島狀的陣列碳納米管膜。結(jié)果表明，水

34、在這些膜表面的接觸角都大于結(jié)果表明，水在這些膜表面的接觸角都大于160o，滾動(dòng)角都小于，滾動(dòng)角都小于5o。納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)在表面的階層排列被認(rèn)為是產(chǎn)生這種高接觸角、納米結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)在表面的階層排列被認(rèn)為是產(chǎn)生這種高接觸角、低滾動(dòng)角的原因。低滾動(dòng)角的原因。52利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD）可以制備碳納米管森林，再利用熱絲化學(xué)氣相沉積）可以制備碳納米管森林，再利用熱絲化學(xué)氣相沉積（HFCVD）過程在表面修飾聚四氟乙烯，可以得到穩(wěn)定的超疏水表面。）過程在表面修飾聚四氟乙

35、烯，可以得到穩(wěn)定的超疏水表面。Preparation of super-hydrophobic surface by chemical vapour deposition methode53Electrochemical methode 4. 電化學(xué)方法電化學(xué)方法電化學(xué)沉積電化學(xué)沉積：采用可導(dǎo)電的材料為原料，通過控制沉積條件或電極表面：采用可導(dǎo)電的材料為原料，通過控制沉積條件或電極表面材料來構(gòu)建具有粗糙結(jié)構(gòu)的金屬、金屬氧化物或?qū)щ姼叻肿幽ぁ２牧蟻順?gòu)建具有粗糙結(jié)構(gòu)的金屬、金屬氧化物或?qū)щ姼叻肿幽?。電化學(xué)聚合電化學(xué)聚合：使共軛有機(jī)物單體在導(dǎo)電材料表面聚合，得到導(dǎo)電聚合物：使共軛有機(jī)物單體在導(dǎo)電材料

36、表面聚合，得到導(dǎo)電聚合物層；通過控制聚合條件得到具有粗糙結(jié)構(gòu)的表面。層；通過控制聚合條件得到具有粗糙結(jié)構(gòu)的表面。靜電紡絲靜電紡絲：通過調(diào)節(jié)溶液的濃度對(duì)靜電紡絲產(chǎn)品的形貌進(jìn)行控制，制備：通過調(diào)節(jié)溶液的濃度對(duì)靜電紡絲產(chǎn)品的形貌進(jìn)行控制，制備高分子材料的微米高分子材料的微米/納米纖維，構(gòu)建出超疏水的粗糙結(jié)構(gòu)。納米纖維，構(gòu)建出超疏水的粗糙結(jié)構(gòu)。江雷小組利用簡單的電紡技術(shù)，以廉價(jià)的聚苯乙烯（江雷小組利用簡單的電紡技術(shù)，以廉價(jià)的聚苯乙烯（PS）為原料，制）為原料，制備了一種新穎的、具有多孔微球與納米纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜。備了一種新穎的、具有多孔微球與納米纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜。54Direct fo

37、rmation of films 5. 直接成膜法直接成膜法江雷等利用聚丙烯江雷等利用聚丙烯-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物作為成膜物質(zhì)，利用聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物作為成膜物質(zhì)，利用直接成膜法得到了具有三維微米直接成膜法得到了具有三維微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的聚合物表面。納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的聚合物表面。這一仿生表面表現(xiàn)出類似天然荷葉的自清潔功能，水滴的接觸角為這一仿生表面表現(xiàn)出類似天然荷葉的自清潔功能，水滴的接觸角為160.5 2.1o，滾動(dòng)角為，滾動(dòng)角為9 2.1o。55Super-hydrophobic surface with flower-like structure江雷等發(fā)展了一種在室溫下簡單有

38、效的形貌生成技術(shù)來構(gòu)筑穩(wěn)定的仿江雷等發(fā)展了一種在室溫下簡單有效的形貌生成技術(shù)來構(gòu)筑穩(wěn)定的仿生超疏水表面。生超疏水表面。以銅為例，首先將銅片浸泡在適當(dāng)濃度及適當(dāng)鏈長的脂肪酸（如十四以銅為例，首先將銅片浸泡在適當(dāng)濃度及適當(dāng)鏈長的脂肪酸（如十四酸）溶液中，銅表面將形成一層微米酸）溶液中，銅表面將形成一層微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的銅脂肪酸鹽。納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的銅脂肪酸鹽。在浸泡過程中，銅表面先形成零星的小的納米片和簇。在浸泡過程中，銅表面先形成零星的小的納米片和簇。隨著時(shí)間的增長，納米片和簇逐漸長大，密度增加，最后形成一種穩(wěn)隨著時(shí)間的增長，納米片和簇逐漸長大，密度增加，最后形成一種穩(wěn)定的薄膜覆蓋整個(gè)表面。定的薄

39、膜覆蓋整個(gè)表面。隨浸泡時(shí)間增長，表面逐漸從親水向疏水變化，最后達(dá)到超疏水，接隨浸泡時(shí)間增長，表面逐漸從親水向疏水變化，最后達(dá)到超疏水，接觸角為觸角為162o，而且顯示了很小的滯后性，滾動(dòng)角小于，而且顯示了很小的滯后性，滾動(dòng)角小于2o。這種超疏水表面具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性及耐溶劑性。這種超疏水表面具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性及耐溶劑性。56Examples of preparation of superhydrophobic surface on metal substrates 4.1.2.2 金屬基體超疏水表面結(jié)構(gòu)制備實(shí)例金屬基體超疏水表面結(jié)構(gòu)制備實(shí)例 1. 銅基體超疏水表面的制備銅基體超疏水表面的制

40、備目前的金屬防污損方法大多需要特殊的加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過程，不僅目前的金屬防污損方法大多需要特殊的加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過程，不僅大大提高了生產(chǎn)成本，而且損害了單金屬接點(diǎn)的低阻抗率等優(yōu)點(diǎn)。因此，大大提高了生產(chǎn)成本，而且損害了單金屬接點(diǎn)的低阻抗率等優(yōu)點(diǎn)。因此，急需開發(fā)一種低成本，且操作簡單的防腐方法。急需開發(fā)一種低成本，且操作簡單的防腐方法。采用采用表面自組裝法表面自組裝法，在金屬銅基體上制備超疏水表面，制備過程十分簡單，在金屬銅基體上制備超疏水表面，制備過程十分簡單，并且不需要任何特殊的加工設(shè)備。并且不需要任何特殊的加工設(shè)備。其中，利用長鏈脂肪酸在金屬銅表面的吸附，形成一層超疏水膜，不但可其中

41、，利用長鏈脂肪酸在金屬銅表面的吸附，形成一層超疏水膜，不但可以克服以往硫醇類自組裝表面接合力差，疏水性能不理想等缺點(diǎn)，而且相以克服以往硫醇類自組裝表面接合力差，疏水性能不理想等缺點(diǎn)，而且相對(duì)于使用氟化物制備超疏水涂層來說成本大大降低，且環(huán)保無污染。對(duì)于使用氟化物制備超疏水涂層來說成本大大降低，且環(huán)保無污染。57Method 1 1) 實(shí)驗(yàn)材料及試劑實(shí)驗(yàn)材料及試劑 銅片、去離子水、濃鹽酸、濃硝酸、十四烷酸（肉銅片、去離子水、濃鹽酸、濃硝酸、十四烷酸（肉豆蔻酸）、無水乙醇、丙酮、氮?dú)舛罐⑺幔o水乙醇、丙酮、氮?dú)?2) 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 鑷子、燒杯、移液管、容量瓶等玻璃儀器、電子天鑷子、燒杯、移液

42、管、容量瓶等玻璃儀器、電子天平、普通烘箱、真空干燥箱、真空泵、離子濺射儀、平、普通烘箱、真空干燥箱、真空泵、離子濺射儀、掃描電鏡、傅立葉紅外分光光度計(jì)、接觸角測(cè)量儀掃描電鏡、傅立葉紅外分光光度計(jì)、接觸角測(cè)量儀58Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 1 3) 試樣的制備試樣的制備 (1) 銅片清洗與拋光銅片清洗與拋光。銅片用。銅片用SiC砂紙（砂紙（4001600目）依次目）依次打磨到表面無明顯劃痕，呢子布拋光，于丙酮、乙醇中脫脂，打磨到表面無明顯劃痕，呢子布拋光，于丙酮、乙醇中脫脂，去離子水清洗

43、，干燥箱烘干。為去除銅表面氧化層，于去離子水清洗，干燥箱烘干。為去除銅表面氧化層，于7M HNO3中浸泡中浸泡30s，在氮?dú)猸h(huán)境下晾干待用。，在氮?dú)猸h(huán)境下晾干待用。 (2) 銅片的表面處理銅片的表面處理。隨后分別浸入。隨后分別浸入0.01M、0.02M、0.04M、0.06M，0.08M、0.1M、0.2M乙醇溶解的十四烷酸溶液中，乙醇溶解的十四烷酸溶液中，37下浸泡下浸泡5天、天、10天、天、15天，濕度保持在天，濕度保持在80%。取出后依。取出后依次用乙醇溶液和去離子水徹底清洗，空氣中晾干。次用乙醇溶液和去離子水徹底清洗，空氣中晾干。59 4) 試樣的表征試樣的表征 (1) 形貌觀察形貌觀

44、察。采用離子濺射儀對(duì)試樣表面進(jìn)行鍍金處理，用。采用離子濺射儀對(duì)試樣表面進(jìn)行鍍金處理，用掃描電鏡觀察試樣的表面形貌。掃描電鏡觀察試樣的表面形貌。 (2) 膜層成分測(cè)定膜層成分測(cè)定。利用傅立葉紅外分光光度計(jì)（。利用傅立葉紅外分光光度計(jì)（FTIR）獲）獲得銅片表面膜的成分。得銅片表面膜的成分。 (3) 接觸角測(cè)定接觸角測(cè)定。用接觸角測(cè)量儀測(cè)量水滴在試樣表面的接觸。用接觸角測(cè)量儀測(cè)量水滴在試樣表面的接觸角，在角，在5個(gè)不同位置下測(cè)量，取其平均值。靜態(tài)接觸角用躺滴個(gè)不同位置下測(cè)量，取其平均值。靜態(tài)接觸角用躺滴法測(cè)量，前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量（水的流法測(cè)量，前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量

45、（水的流率為率為0.2L/s）的方法測(cè)量。）的方法測(cè)量。 Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 160r 掃描電鏡觀察掃描電鏡觀察Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 161Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 1接觸角接觸角15562Preparation of Superhydrophobic Sur

46、face on Copper Substrate: method 163r FTIR測(cè)試測(cè)試Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 16465Method 2 1) 實(shí)驗(yàn)材料及試劑實(shí)驗(yàn)材料及試劑 銅箔、氫氧化鈉、過硫酸銨、無水乙醇、銅箔、氫氧化鈉、過硫酸銨、無水乙醇、1H,1H,2H,2H,-全氟代辛基三乙氧基硅烷全氟代辛基三乙氧基硅烷(PDES)、去、去離子水離子水 2) 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線粉末衍射儀射線粉末衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀射線光電

47、子能譜儀(XPS)、固液界面分析儀、透射電、固液界面分析儀、透射電子顯微鏡子顯微鏡(TEM)。66 3) 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 (1) Cu(OH)2納米管準(zhǔn)陣列的制備納米管準(zhǔn)陣列的制備。銅箔分別經(jīng)過無水乙醇。銅箔分別經(jīng)過無水乙醇和去離子水超聲清洗和去離子水超聲清洗5 min，然后浸漬在，然后浸漬在2.5 molL-1的的NaOH和和0.1 molL-1的的(NH4)2S2O8的混合溶液中，室溫下反的混合溶液中，室溫下反應(yīng)應(yīng)60 min。銅箔表面的顏色在反應(yīng)過程中漸漸地轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)。銅箔表面的顏色在反應(yīng)過程中漸漸地轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。取出銅箔，用去子水充分清洗，氮?dú)獯蹈伞ＩＨ〕鲢~箔，用去子水充分清洗，氮?dú)獯?/p>

48、干。 (2)表面改性表面改性。將在上一步中制備的。將在上一步中制備的Cu(OH)2納米管準(zhǔn)陣列放納米管準(zhǔn)陣列放入半水解的入半水解的1H,1H,2H,2H-氟代辛基三乙氧基硅烷氟代辛基三乙氧基硅烷(PDES)的的乙醇溶液中浸泡乙醇溶液中浸泡48 h，取出后分別用無水乙和去離子水沖洗，取出后分別用無水乙和去離子水沖洗干凈，然后放入烘箱，在干凈，然后放入烘箱，在120oC溫度下保溫溫度下保溫1 h。Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate：method 26768 4) 試樣的表征試樣的表征 (1) 形貌觀察形貌觀察。采用

49、離子濺射儀對(duì)試樣表面進(jìn)行鍍金處理，用掃。采用離子濺射儀對(duì)試樣表面進(jìn)行鍍金處理，用掃描電鏡觀察試樣的表面形貌。描電鏡觀察試樣的表面形貌。 (2) 膜層成分測(cè)定膜層成分測(cè)定。利用。利用X射線光電子能譜儀射線光電子能譜儀(XPS)獲得銅片表獲得銅片表面膜的成分。面膜的成分。 (3) 膜層物相測(cè)定膜層物相測(cè)定。利用。利用X-射線衍射儀對(duì)膜層的物相進(jìn)行鑒定。射線衍射儀對(duì)膜層的物相進(jìn)行鑒定。 (4) 接觸角測(cè)定接觸角測(cè)定。用接觸角測(cè)量儀測(cè)量水滴在試樣表面的接觸角，。用接觸角測(cè)量儀測(cè)量水滴在試樣表面的接觸角，在在5個(gè)不同位置下測(cè)量，取其平均值。靜態(tài)接觸角用躺滴法測(cè)量，個(gè)不同位置下測(cè)量，取其平均值。靜態(tài)接觸角

50、用躺滴法測(cè)量，前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量的方法測(cè)量。前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量的方法測(cè)量。 Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 269r 表面形貌觀察表面形貌觀察Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate70r 物相分析物相分析Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 271r Cu(OH)2的標(biāo)準(zhǔn)卡片的標(biāo)準(zhǔn)

51、卡片Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 272r 成分分析成分分析Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 273r 接觸角測(cè)試接觸角測(cè)試Preparation of Superhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 2該疏水表面在空氣中保存一年后，接觸角仍保持在該疏水表面在空氣中保存一年后，接觸角仍保持在16074Preparation of S

52、uperhydrophobic Surface on Copper Substrate: method 2請(qǐng)問：請(qǐng)問：滾動(dòng)角滾動(dòng)角為多大？說明什么為多大？說明什么？75r 2. 鋁基體超疏水表面的制備鋁基體超疏水表面的制備 研究發(fā)現(xiàn)，用表面自組裝法很難在鋁表面獲得與銅表面研究發(fā)現(xiàn)，用表面自組裝法很難在鋁表面獲得與銅表面相同的效果。相同的效果。 陽極氧化技術(shù)可以成功的在鋁及其合金表面構(gòu)建規(guī)則的陽極氧化技術(shù)可以成功的在鋁及其合金表面構(gòu)建規(guī)則的納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)納米級(jí)微孔結(jié)構(gòu)，但同時(shí)，這種微孔也一定程度上損害，但同時(shí)，這種微孔也一定程度上損害了陽極氧化膜的抗腐蝕性能，如果能把超疏水技術(shù)與陽了陽極氧化膜的

53、抗腐蝕性能，如果能把超疏水技術(shù)與陽極氧化技術(shù)結(jié)合起來，將為抗腐蝕領(lǐng)域開辟一條新的道極氧化技術(shù)結(jié)合起來，將為抗腐蝕領(lǐng)域開辟一條新的道路。路。Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate76 1) 實(shí)驗(yàn)材料及試劑實(shí)驗(yàn)材料及試劑 鋁片、砂紙、呢子布、去離子水、無水乙醇、丙鋁片、砂紙、呢子布、去離子水、無水乙醇、丙酮、濃硫酸，濃硝酸，氫氧化鈉、十四烷酸（肉酮、濃硫酸，濃硝酸，氫氧化鈉、十四烷酸（肉豆蔻酸）、氮?dú)舛罐⑺幔?、氮?dú)?2) 儀器設(shè)備儀器設(shè)備 燒杯等玻璃儀器、電子天平、馬弗爐、金相試樣燒杯等玻璃儀器、電子天平、馬弗爐、

54、金相試樣拋光機(jī)、磁力攪拌器、掃描電鏡、原子力顯微鏡、拋光機(jī)、磁力攪拌器、掃描電鏡、原子力顯微鏡、X射線衍射儀、射線衍射儀、X射線能譜儀、接觸角測(cè)量儀射線能譜儀、接觸角測(cè)量儀Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate77 3) 試樣的制備試樣的制備 (1) 試樣打磨與清洗試樣打磨與清洗。鋁片用。鋁片用SiC砂紙（砂紙（4001600目）依次目）依次打磨到表面無明顯劃痕，呢子布拋光，丙酮、乙醇中脫脂，打磨到表面無明顯劃痕，呢子布拋光，丙酮、乙醇中脫脂，去離子水清洗，干燥箱烘干。去離子水清洗，干燥箱烘干。 (2) 試樣應(yīng)

55、力與氧化膜去除試樣應(yīng)力與氧化膜去除。為消除機(jī)械應(yīng)力，在馬弗爐中。為消除機(jī)械應(yīng)力，在馬弗爐中500保溫保溫3小時(shí)，自然冷卻。為消除自然氧化膜，常溫下，小時(shí)，自然冷卻。為消除自然氧化膜，常溫下，在在1mol/L氫氧化鈉溶液中浸泡氫氧化鈉溶液中浸泡2分鐘，取出，再浸入分鐘，取出，再浸入1mol/L硝酸溶液中中和硝酸溶液中中和1分鐘，取出洗凈，于氮?dú)猸h(huán)境下晾干，保分鐘，取出洗凈，于氮?dú)猸h(huán)境下晾干，保存待用。存待用。Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate78 (3) 陽極氧化過程陽極氧化過程。電流密度為。電流密度為0.3

56、A/cm2，溶液為，溶液為15wt%的的硫酸溶液，溫度保持在硫酸溶液，溫度保持在25，整個(gè)氧化過程需要，整個(gè)氧化過程需要7min，此，此過程中，為了保證熱量的散發(fā)和反應(yīng)過程的均勻充分，需要過程中，為了保證熱量的散發(fā)和反應(yīng)過程的均勻充分，需要進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌。進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌。 (4) 試樣表面疏水化結(jié)構(gòu)制備試樣表面疏水化結(jié)構(gòu)制備。洗凈陽極氧化鋁試樣，放入。洗凈陽極氧化鋁試樣，放入100wt%的熔融的十四烷酸中，于的熔融的十四烷酸中，于70浸泡浸泡30分鐘，并于分鐘，并于70熱乙醇溶液中洗凈，去離子水沖洗，熱乙醇溶液中洗凈，去離子水沖洗，80烘干烘干1小時(shí)。小時(shí)。Preparation of Super

57、hydrophobic Surface on Aluminum Substrate79 4) 試樣的表征試樣的表征 (1) 樣品形貌觀察樣品形貌觀察。用掃描電鏡（。用掃描電鏡（SEM）和原子力顯微鏡）和原子力顯微鏡（AFM）觀察試樣的表面形貌，在掃描電鏡測(cè)試前采用離子）觀察試樣的表面形貌，在掃描電鏡測(cè)試前采用離子濺射儀對(duì)試樣進(jìn)行了鍍金處理。濺射儀對(duì)試樣進(jìn)行了鍍金處理。 (2) 試樣表面膜層成分分析試樣表面膜層成分分析。利用。利用X射線能譜儀（射線能譜儀（EDS）獲得）獲得鋁片表面膜的成分。鋁片表面膜的成分。 (3) 樣品疏水性能測(cè)試樣品疏水性能測(cè)試。用接觸角測(cè)量儀測(cè)量水滴在試樣表面。用接觸角測(cè)

58、量儀測(cè)量水滴在試樣表面的接觸角，在的接觸角，在5個(gè)不同位置下測(cè)量后，取其平均值。靜態(tài)接觸個(gè)不同位置下測(cè)量后，取其平均值。靜態(tài)接觸角用躺滴法測(cè)量，前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量角用躺滴法測(cè)量，前進(jìn)和后退接觸角通過增加或減少水滴量的方法測(cè)量。的方法測(cè)量。Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate80Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate陽極氧化鋁表面的陽極氧化鋁表面的(a)掃描電鏡圖像和掃描電鏡圖像和(b)原子力顯微鏡圖像原子力顯

59、微鏡圖像81Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate陽極氧化鋁樣品的陽極氧化鋁樣品的EDS分析圖譜分析圖譜82超疏水膜的超疏水膜的(a)掃描電鏡圖像和掃描電鏡圖像和(b)原子力顯微鏡圖像原子力顯微鏡圖像Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate83超疏水樣品的超疏水樣品的EDS分析圖譜分析圖譜Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate84從相對(duì)高度從相對(duì)高

60、度1.5cm處落下的處落下的8L水滴在超疏水表面的彈跳現(xiàn)象水滴在超疏水表面的彈跳現(xiàn)象85Preparation of Superhydrophobic Surface on Aluminum Substrate86聚合物基體超疏水表面結(jié)構(gòu)聚合物基體超疏水表面結(jié)構(gòu)制備實(shí)例制備實(shí)例以以聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷為例為例871) 實(shí)驗(yàn)材料及試劑實(shí)驗(yàn)材料及試劑聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷Polydimethylsiloxane (PDMS)；聚乙烯醇聚乙烯醇poly vinyl alcohol (PVA) M.W. 88000去離子水；去離子水；鑷子、燒杯、移液管、容量瓶等玻璃儀器、鑷子、燒杯、移液