超疏水表面的研究进展

表面的浸润性是决定材料应用的一个重要性质,许多物理化学过程,如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的浸润性密切相关.近年来,由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注.本文综述了超疏水表面研究的新进展:简单介绍了表面浸润性的表征手段和影响因素,归纳了超疏水表面的制备方法和相关的理论分析,对超疏水表面研究的发展进行了展望.     

表面超疏水对摩擦学性能的影响:机理、现状与展望

超疏水表面由于极端的非润湿特性,在减阻、耐磨、防腐蚀、防结冰和自清洁等领域有着极为广泛的潜在应用。表面粗糙结构和低表面自由能是形成超疏水表面的两个决定因素,也是超疏水表面具有优异的摩擦学性能的主要原因。本文主要对近年来超疏水表面在摩擦学领域的研究进行总结。首先分析了超疏水表面摩擦学的相关理论,然后重点阐述了超疏水表面在摩擦学领域的研究现状,探讨了影响超疏水表面摩擦学性能的因素和作用机理,并对耐磨超疏水表面和超滑表面的摩擦学研究进行了分析。最后提出了超疏水表面摩擦学研究应该关注的重点和方向。本综述旨在引起更多学者对超疏水表面摩擦学研究的关注,对于扩大超疏水表面的应用领域具有重要的理论价值和现实意义。     

功能化超疏水材料的研究与发展

超疏水材料由于其独特的自清洁性能在日常生活和工业领域中有着广泛的应用前景。目前,随着单一功能化超疏水材料研究的成熟,超疏水材料性能的多样性,如透明性、耐磨耐久性、润湿性转换等,在基础研究和实际应用中受到了广泛的关注。透明超疏水涂层除了具备一般超疏水涂层的性能外还具有良好的透光性;而提高超疏水材料的耐磨耐久性在实际应用中具有极为重要的意义;润湿性转换则扩展了超疏水表面在油水分离等方面的应用。虽然已有较多关于超疏水材料的研究,但仍然无法满足人们对超疏水表面功能性的需求,因此研究功能化超疏水涂层具有更加深远的意义。本文综述了超疏水材料在透明性,耐磨耐久性,润湿性转换以及混合物分离等方面的研究进展,并展望了超疏水材料领域未来的研究热点和发展方向。     

超疏水表面研究进展

综述了超疏水表面研究进展,简述了超疏水表面研究的理论基础,归纳总结了超疏水表面的制备方法及存在的问题,并介绍了功能超疏水材料研究的最新进展.指出超疏水表面因其独特的自清洁性能而成为功能材料及表面界面科学领域的研究热点之一,并就其今后的发展进行了展望.     

超疏水性表面的制备及应用进展

近年来,受荷叶、水黾腿、壁虎脚等天然超疏水生物表面特性的启发,研究者们进行了大量仿生超疏水表面材料的制备及应用研究。超疏水性表面因其特殊的微纳分层结构,具有自清洁、防覆冰、防腐蚀、减阻等优异性能。本文阐述了表面润湿、疏水的基本机理,以及超疏水表面研究的理论基础,对超疏水表面制备的最新研究进展进行了综述,并揭示了研究中存在的问题。最后,介绍了超疏水表面在涂料、织物、防腐、抗菌及防雾等领域中的应用,展望了其未来的研究方向和前景。     

材料表面的润湿性

近年来,固体表面的润湿性因其在实际生活中的广泛应用前景而引起人们极大关注。本文就固体表面几种典型的润湿性模型及过渡态理论的最新研究成果,对超亲水材料、超疏水材料的构筑方法、影响因素、应用前景及研究现状做了简明扼要的介绍。最后对超亲水、超疏水材料的研究与发展方向作了展望。     

自清洁超疏水涂膜的研究与应用

自清洁超疏水涂膜具有特殊的表面性质而受到广泛关注。本文综述了自清洁超疏水涂膜的最新研究进展。介绍了形成自清洁超疏水性涂膜的必要条件,即具有适宜的粗糙度和低的表面能。着重阐述了仿生"荷叶效应"型、有机硅型、有机氟型、氟硅型等自清洁超疏水涂膜的制备方法、特性以及在建筑、交通运输、纺织、防腐蚀等领域的应用,并展望了今后的研究方向。     

高黏附性超疏水表面的研究进展

黏附性是超疏水表面的一个重要特性,随着对超疏水表面研究的深入,具有响应特性的智能超疏水表面引起了人们的极大兴趣,而能够作为“机械手”抓取液滴的具有高黏附性的超疏水表面自然成为关注对象。 本文讨论了表面形貌和表面化学组成对超疏水表面黏附性的影响,综述了近年来高黏附性超疏水表面制备方面的研究进展,并对高黏附性超疏水表面未来的研究方向做出了展望。     

自修复超疏水涂层材料研究进展

超疏水涂层材料具有自清洁、减阻、防雾、防黏附等特点,被广泛应用于防腐涂层、管道运输、油水分离等领域。但超疏水涂层材料在使用过程中由于物理磨损和化学腐蚀等原因易使其丧失超疏水性能,限制了其在工业中的实际应用,因此自修复超疏水涂层材料应运而生,且成为近年来的研究热点。本文综述了自修复超疏水涂层材料的最新研究进展,总结并对比了外援型自修复超疏水涂层材料和本征型自修复超疏水涂层材料的优缺点,同时对该领域的未来发展前景进行了简要展望。     

具有微纳米结构超疏水表面润湿性的研究

本文综述了近年来具有微纳米结构超疏水表面的研究进展。介绍了具有微纳米结构超疏水表面的制备方法,表面结构对超疏水性能的影响,周期性结构表面超疏水的条件,超疏水表面接触角滞后以及功能化超疏水表面等方面的研究,探讨了这一领域存在的问题及可能的发展方向。     

超疏水表面的制备方法

超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性,是目前功能材料研究的热点之一.其中超疏水表面的制备方法是研究的关键点.介绍和评述超疏水表面的制备方法,对该领域的发展方向进行了展望.     

透明超疏水材料的制备及其应用

超疏水材料由于其独特的非浸润性引起人们的广泛关注,近年来得到迅猛发展,各种适用于不同领域的功能性超疏水表面应运而生。其中,透明超疏水材料因其在光学领域的特殊贡献受到人们的青睐。透明疏水涂层技术对于实际应用具有重要的意义,透明涂层不仅可以满足光学器件防护的高透光率,还可以维持防护本体的基本外观,在自清洁、防污、防冰防雾、防腐蚀等领域都展示出广阔的应用前景。本文系统地阐述了超疏水表面以及其中功能性的透明超疏水表面的最新进展、表面的设计、制造和重要应用。尽管已经取得了重大进展,但是目前超疏水材料在耐久性方面还存在诸多问题,例如,容易被机械外力破坏、极端环境下表面的超疏水性质不稳定以及老化等问题,限制了透明疏水涂层技术的大范围应用。在未来的研究中,一方面继续丰富相关的理论知识,为透明疏水涂层技术的应用提供更多的理论支持,另一方面,提高涂层的透明度和机械耐久性能仍是未来研究的重中之重。     

超疏水/超润滑表面的防疏冰机理及其应用

超疏水/超润滑表面作为一种新的防疏冰方法,具有耗能低、重量轻、结构简单等优点,展现出了良好应用前景,却也存在一些问题,吸引了大量的学者开展了广泛的研究和讨论。本文从结冰的微观物理过程出发,结合实际应用背景,讨论了超疏水/超润滑表面的防疏冰机理及其影响因素;综述了防疏表面的相关研究成果及设计进展,总结了目前研究的问题,并进行了相关评述;同时提出了一种兼顾防冰和疏冰特性的性能评价方法;最后对防疏冰表面应用所面临的挑战进行了总结和展望。关于防疏冰表面研究进展的综述,不但可以深化我们对其作用机制的认识,更能为设计可工程化应用的防疏冰表面提供思路。     

仿生超疏水性表面的最新应用研究

近年来,除了荷叶表面,更多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。通过研究这些表面微观结构,人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面,从而更好地满足工业中实际应用的需要。该综述简单地介绍了表面润湿的基本模型和最新的几种特殊表面结构,重点介绍近几年仿生超疏水表面应用的最新研究进展,主要包括超疏水表面在超疏油、表面润湿转换、外界刺激下的润湿行为调控、微流体、抗结冰等方面的应用。最后,对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。     

从自然到仿生到实际应用的超亲水表面

极端润湿表面一直是表面工程领域的重要研究主题。由于与水具有强烈的吸引力,超亲水表面具有自清洁、防雾等特点,在很多领域都表现出很强的应用潜力。与超疏水表面相比,超亲水表面的研究相对较少,在学术和应用上还存在一些问题。本文介绍了关于超亲水定义的学术争论,分析了超亲水现象的机理,还介绍了超亲水表面的制备方法和实际应用,并指出了超亲水表面存在的问题和研究新动向。本文为超亲水表面的研究提供了一个较为全面/系统的综述。     

耐久型超疏水表面:理论模型、制备策略和评价方法

超疏水材料以其独特的润湿性在日常生活和工业领域都展示出广阔的应用前景,但其表面的微纳米结构和低表面能物质易受到机械摩擦或化学侵蚀而失去超疏水性。当前诸多报道都采用微纳结构设计和表面优化来延长超疏水材料的耐久性,以期提升其商业价值。本文先从表面浸润模型出发,包括经典理论、亚稳态理论和接触线理论,梳理了超疏水理论模型的发展脉络,阐明这些理论在超疏水耐久性设计上发挥的关键指导作用。接着对微纳米结构设计、胶黏+涂装、铠装防护、自修复和气膜修补等延长超疏水耐久性的制备策略进行了总结,并对不同制备策略各自的优势和局限性进行简要评述。本综述还从机械稳定性和化学稳定性两方面汇总了超疏水耐久性的快速评价手段,讨论了提升超疏水表面耐久性所遇到的问题,并展望了超疏水材料的发展前景,以期助力长效超疏水材料的研发和应用。     

基于微纳结构液体灌注的超滑表面的制备与应用

超滑表面利用其基底上的微纳结构通过毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中,孔隙中浸润的润滑油在基底形成一层动态油膜,油膜与不溶液体的液-液界面代替了固体与液体的固-液界面,从而大幅减少了滑动阻力。与传统具有类似低滚动角特性的超疏水和超疏油表面相比,孔隙中填充润滑油比空气具有更好的压力稳定性,而且润滑油的毛细流动性使得超滑表面具有良好的自修复能力。由于其明显的优势,近些年超滑表面已成为国际学术界研究热点,应用也拓展到防结冰、强化传热、减阻、抗生物黏附、微流控等领域。目前超滑表面研究仍存在重要挑战,例如如何避免润滑油的挥发带来的性能退化、如何针对各种材质和结构设计合适的加工工艺制备微纳结构等,这些问题限制了超滑表面的广泛应用。本文综述了超滑表面的制备工艺以及应用,分析了现存的问题,并且对超滑表面未来的发展趋势进行了展望。     

透明超疏水材料的研究进展

超疏水表面在包括自清洁、防腐、防冰和流体输送过程中的减阻等许多领域都有广泛应用,透明的超疏水表面更是在太阳能光伏电池板和其他光学领域具有自我清洁的潜在应用。本文首先介绍了透明超疏水的相关理论,然后概括了制备超疏水表面常见的方法,重点归纳总结了用于构建粗糙度的不同物质,如SiO2、 TiO2 等,并分析了其优缺点;最后,简单介绍了透明超疏水的应用前景,并对其研究方向进行了展望。     

仿生超疏水性表面的生物应用

自然给科学家和工程师带来仿生的灵感和启发. 近年来, 受自然界中荷叶的启发, 在充分考虑表面形貌和化学组成协同效应的基础上, 人们已经制备出许多仿生超疏水性表面, 这些表面在抗结冰、微流体、生物相容性等领域具有很多潜在的应用价值. 仿生超疏水性表面在生物领域的应用逐渐崭露头角, 研究发现, 超疏水性表面所俘获的空气能够减缓药物释放的速率, 因此利用此类表面作为药物的载体有望实现长期供药. 超疏水特性能在一定程度改善和提高生物体与材料表面之间的相互作用, 例如, 血小板几乎不在超疏水表面上进行粘附和活化避免了造成血栓和血凝, 因此仿生超疏水性表面可用于制备人造血管和与血液相接触的仪器. 细胞和生物分子在不同特殊润湿性表面具有不同的行为和现象, 如粘附、繁殖、吸附等差异, 这有助于进一步探索研究细胞和生物分子的信息功能, 是当前仿生超疏水性表面应用的重要研究方向之一. 本综述简单介绍了经典的润湿模型, 重点总结了仿生超疏水表面在生物领域的应用, 其主要包括控制药物释放、提高血液相容性、蛋白质吸附研究、细胞行为研究、生物分子和细胞微图案化等. 最后, 对仿生超疏水性表面在生物领域研究应用进行了展望.     

超疏水涂膜的研究进展

超疏水涂膜以其独特的性能,在国防、工农业生产和日常生活中有着广泛的应用前景。但目前的制备技术制约了其在建筑外墙涂料等大型设施方面的应用。探索如何采用简单有效的方法构造和调控涂膜的双微观结构,从而获得性能持久优异的超疏水性涂膜,并有效应用于生产和生活的各个方面是这一领域研究的最终目标。本文就超疏水材料表面理论的发展和近几年来超疏水膜制备技术取得的新成果进行了概括,并指出制备超疏水涂膜存在的问题和发展方向。利用表面能极低的含氟材料,将溶胶－凝胶、相分离技术和自组装梯度功能等技术有机结合,获得适宜的表面粗糙度和微观构造,是实现超疏水涂膜工业化生产的可行途径。