超疏水表面粗糙结构的构造及其应用研究进展

超疏水表面具有自清洁、减阻、防尘等多种特性，在生产生活及科研领域备受瞩目。本文综述了超疏水表面制备方法的研究进展及其在不同领域的应用进展。最后简要讨论了超疏水表面存在的不足，并对其发展方向进行了展望。

在雨水、日照或风吹等自然外力作用下即可自动清除或降解表面污垢灰尘的自清洁表面自问世以来即受到广泛关注。过去的十几年中，受荷叶效应的启发，拥有超疏水特性的自清洁表面成为了发展的主流[1] [2] [3] [4]。超疏水材料依靠在表面构建微纳结构从而获得稳定的气–液层(Cassie-Baxter 体系) [5]， 使得水滴无法附着。一般来说，超疏水表面通常指水接触角大于150˚，同时滚动角小于10˚的表面[6]。

自二十世纪九十年代中期以来，超疏水一直是一个活跃的科研领域。一般来说，适用于微米结构和纳米结构构造的技术如光刻、化学刻蚀、沉积和自组装等，都已经被广泛应用于超疏水表面粗糙结构的构造(表1)。尤为有趣的是，通过结合荷叶效应与X 射线辐射、动态效应、光学效应[6] [7] [8] [9]等方式， 超疏水表面可以直接由亲水材质表面改性得到。

获得超疏水表面的两个主要关键因素是低表面能及合适的粗糙度[1]。基于此，超疏水表面的制备方法也分为两种：第一，将原本就疏水的材料通过构造粗糙表面得到超疏水性能；第二，通过降低粗糙的亲水表面的表面能或在其上施加疏水材料来得到超疏水特性[10]。

值得注意的是， 粗糙度通常比低表面能更为关键，因为适度疏水和超疏水的材料在表面粗糙时都表现出相似的润湿行为。所以本文总结了粗糙度的构造方法，从刻蚀法、沉积法、铸造法等几个大类的最新研究进展进行了综述。

Table 1. Regular method for constructing a rough surface 表1. 构造粗糙表面的一般方法 刻蚀法 形变法 沉积法 铸造法 光刻/X 射线[11] [12] [13] 电化学腐蚀[14] 等离子体[15] [16] 化学刻蚀[17] [18] 电子束[19] 拉伸延展[20] 旋涂[21] 提拉浸渍[22] 化学气相沉积[23] 蒸镀[24] 自组装[25] [26] 电镀[27] 喷涂[28] [29] 静电纺丝[30] 模板法[31] [32] 打印法[33]