超疏水高分子材料的研究进展
摘要:近十年来,由于超疏水表面在自清洁、防冰冻、油水分离等方面的广泛应用前景,超疏水高分子薄膜的研究受到了极大的关注。本文综述了超疏水高分子材料的制备方法,并对超疏水高分子材料研究的未来发展进行了展望。关键词:超疏水,高分子材料,自清洁
Developme
tsofsuperhydrophobicPloymericmaterial
AbstractI
thelastdecadessuperhydrophobicsurfacehasarousedgreati
teresti
bothacademica
di
dustrialfieldsowi
gtotheirpote
tialapplicatio
i
selfclea
i
ga
tiici
gfoggi
gwateroilseparatio
etalI
thispapertherece
tdevelopme
ti
superhydrophobicpolymericmembra
eisreviewedfrombothpreparatio
a
dtech
iquea
dthefuturedevelopme
tdirectio
ofthesuperhydrophobicpolymericsurfaceisalsoproposedi
thee
d.KeyWordssuperhydrophobicpolymericmembra
eselfclea
i
g
引言
自然界是功能性表面的不竭源泉。植物叶表面的自清洁效果引起了人们的很大的兴趣,在以荷叶为典型代表的自然超疏水表面上充分体现了这种自清洁性质,因此称之为“荷叶效应”1。图11中展示的是水滴和汞在荷叶表面的宏观与微观的照片2。植物叶表面的微观结构产生自清洁性这一发现不仅为人工构筑超疏水表面提供的灵感,而且植物叶本身也是一个优异的模板,通过对其结构的复制,可望得到具有类似于植物叶表面微结构及自清洁性能的表面。通过对生物体表面结构仿生可以实现结构和性能的完美统一312。
随着高分子材料在日常生活中的广泛应用,针对高聚物材料存在的表面问题,例如表面的防污性、湿润性,防冰冻,抗菌性等的研究变得越来越重要,特别是智能高分子材料的性能研究尤为引人注目。由于超疏水材料在自清洁、
f防冰冻、减阻、及油水分离等方面的潜在应用人们已经认识到疏水性材料对实际应用的巨大影响。因1316此,近年来,研究人员对与水接触角大于150°的薄膜也就是具有自然界中荷叶效应的表面研究倾注了极大的兴趣和热情。目前,智能超疏水高分子材料已成为材料研究的一个热点许多新颖的制备材料和工艺得到不同程度的发展。
图11(a)水滴在荷叶表面(b)荷叶表面的汞滴
1超疏水高分子材料的表面结构特征
德国生物学家Barthlolott和Neihuis通过对近300种植物叶表面进行研究1718,认为这种自清洁的特征是具有微米结构的乳突和覆盖在表面的疏水蜡状物质存在共同作用引起的。后来的研究表明,多孔的粗糙表面也可以制备超疏水表面,如蜡烛灰的沉积表面,其表面的接触角高达171°,滚动角小于2°它的表面结构呈现由纳米颗粒组成的r