超疏水表面耐用性及评价方法研究进展

随着超疏水表面研究的日益深入，超疏水表面逐渐从理论走向生活乃至工业应用。而在实际应用中，对超疏水表面耐用性的考量尤为重要。本文从超疏水表面耐用性角度出发，综述了超疏水表面耐用性及评价方法的研究进展，并对其发展前景进行了展望。 *通讯作者。

超疏水表面通常指静态水接触角大于150˚，并且其滚动角小于10˚的表面。受荷叶[1]、猪笼草[2]、壁虎皮[3]等植物优良的液体排斥作用的启发，科研工作者深入研究了人工制备超疏水表面的方法。人工制备超疏水表面的方法通常是降低粗糙表面的表面能，或者在疏水的材料表面构造出一定的粗糙结构。

目前已通过溶胶–凝胶法[4]、化学腐蚀[5] [6] [7] [8] [9]、阳极处理[10] [11] [12]、电沉积[13]、热液反应[14]以及静电纺丝[15]等方法对人工制备超疏水表面进行了广泛的研究。

人工制备出的超疏水表面具备了良好的抗腐蚀[16]、自清洁[4] [16] [17] [18]、抗结冰[18] [19] [20]以及低的表面液体阻力[20] [21]等优异性能。

虽然对超疏水表面的研究取得了很大进展， 但目前人工制备的超疏水表面仍面临着耐久性差的难题。

耐久性包括机械耐久性和化学耐久性两个方面。超疏水表面的机械耐久性主要通过线性直接摩擦或者持续冲击下的性能表现来衡量；而化学耐久性则主要通过在酸碱溶液、盐水、盐雾、紫外光照射或者高温等条件下的应用表现来衡量(如表1 所示)。

2. 机械耐用性及评价方法 2.1. 耐磨性 目前砂纸线切割磨损的方法经常被用于测试超疏水表面的耐磨性。Lu 等[22]将超疏水涂料涂于钢、棉纺、玻璃及纸张等各种不同物质的表面以获得超疏水表面。超疏水涂料以纳米颗粒TiO2、有机树脂以及1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷按照一定配比混合而成。采用如图1(A)、图1(B)的方式将100 g的砝码置放在样品表面上，再将其放置在240 目的砂纸上进行线性磨损测试，结果显示表面的超疏水状态并未有明显改变，由此推测超疏水涂层的耐磨性性能较为优异，但是该文中并没有研究线性磨损实验后的超疏水表面的滞后性，而对于超疏水的表征并不能简单的通过静态接触角测试来直观的表达，因此此文中的磨损实验之后的检测并不够全面。

Table 1. Durability and evaluation methods of superhydrophobic surface 表1. 超疏水表面耐用性及评价方法 机械耐用性 化学耐用性 耐磨性 耐冲击性 酸碱溶液环境 盐水环境 潮湿环境 盐雾环境 紫外光照 高温环境