楊 笠（四川建筑職業(yè)技術學院,四川 德陽 618000）

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談超雙疏材料表面的構筑及研究現(xiàn)狀

楊 笠
（四川建筑職業(yè)技術學院,四川 德陽 618000）

摘 要：超雙疏材料具有抗油拒水等功能，在油水共存的環(huán)境下發(fā)揮著非常重要的作用。因此，我們應當對超雙疏材料的應用給予高度的重視，本文系統(tǒng)地闡述了超雙疏材料的概念，并在此基礎上闡述了超雙疏材料的研究進展，旨在進一步擴大超雙疏材料的應用范圍。

關鍵詞：超雙疏材料；表面結構；抗黏附能力

自上世紀90年代以來，超雙疏材料在水環(huán)境下的自清潔、防結冰等方面得到了廣泛應用，并獲得了廣大使用者的好評。由于固體表面即可能接觸到水，也可能接觸到其他，較小的液體，因此，超雙疏材料的自清潔能力受到了一定的限制，因此，尋求有效的解決方法，提高超雙疏材料的應用效率，擴大其應用范圍勢在必行。下面系統(tǒng)的闡述一下超雙疏材料表面的構筑方法。

1 超雙疏材料表面的構筑特點

超雙疏材料的表面結構主要由表面微納米結構和避免化學組成共同構成的。由此可知，我們可以通過兩種途徑，對超雙疏表面進行構筑，這兩種途徑分別是：疏水表面粗糙化和粗糙表面輸水化。具體來說，將疏水表面粗糙化這種途徑會導致超雙疏材料的固體表面的疏水性的降低[1]。因此，在對該途徑進行研究的過程中，我們應當先對其進行固體表面的粗糙化，然后在利用低表面材料對粗糙表面進行處理，這樣對于保持超雙疏材料的穩(wěn)定性具有非常重要的作用。對超雙疏材料的表面實現(xiàn)粗糙化，主要包括兩種方式，一是自下而上的方法，主要包括自動裝技術以及電紡絲技術等；二是自上而下的方法，主要包括模版飯以及納米壓印技術。下面系統(tǒng)的幾個有關于超雙疏材料表面構筑方法：

1.1 溶膠—凝膠法

該種方法是先配備一定的前體液，并將這些前體液用水解縮合后將其逐步聚合成凝膠，最后將凝膠干燥，從而制作出納米材料的一種方法。通過該種方法我們可以修飾二氧化硅粒子。值得注意的是，這種方式不利于確保超雙疏材料的穩(wěn)定性，難以實現(xiàn)大范圍的應用。研究人員為了有效的彌補該不足，擴大該方法的應用范圍，通過將二氧化硅納米顆粒和聚二甲基硅氧烷進行燒結的形式，并在此基礎上，對表面進行疏水化處理，從而確保超雙疏材料表面的穩(wěn)定性。

1.2 自組裝發(fā)

該方法將分子通過非化學鍵合力的方式有序的整合在一起，從而形成一定的微納米結構，這種微納米結構具有一定的粗糙度。但是，值得注意的是，該結構具有一定的穩(wěn)定性，他不會因為逸出氣體等原因出現(xiàn)結構坍塌等現(xiàn)象，通常情況下，我們可以將該方法用在活化處理納米粒子表面等方面。該種方法的應用一方面能夠在小面積范圍內(nèi)構筑超雙疏材料，對條件的要求也不高，正因如此，我們很容易自行操作。但是，值得注意的是，在溶液中自組裝過程中的納米顆粒很有可能會發(fā)生團聚等問題，從而直接影響超雙疏材料的性能。

1.3 刻蝕技術

該方法主要是依照對表面進行可選擇腐蝕或剝離的技術，對超雙疏材料的表面進行粗糙化的處理，可以通過刻蝕技術在多種基底上實現(xiàn)超雙疏材料的構建，值得注意的是，該技術所形成的表面會因為強烈的紫外線照射而產(chǎn)生性能不穩(wěn)定等現(xiàn)象，可以說超雙疏材料的壽命相對較短。

1.4 納米壓印技術

1955年納米壓印技術提出，該技術提出的主要目的在于制作微米結構和納米結構的圖形，并結合特殊潤濕性能實現(xiàn)維納粗糙結構的要求，隨著相關研究的進一步開展，該技術逐步被應用到制備超雙疏表面所需要微納結構上來，筆者認為，該技術同其他技術相比，具有效率高、分辨率高、成本較低等優(yōu)勢，可以說，在未來的一段時間內(nèi)，該技術的前景是非常廣闊。

超雙疏材料的構筑方法多種多樣，除了上述構筑方法外還包括其他類型的構筑方法，例如化學氣相沉積法等等，這些方法從一定程度上促進了超雙疏材料的應用。如果我們能夠大面積的應用超雙疏材料，我們可以采用后兩種方法，后兩種方法要比前兩種方法更經(jīng)濟、更實惠，但若是應用面積相對較小，則我們可以運用前兩種構筑方法。也就是說，超雙疏材料的使用者應當做到從實際出發(fā)，深入的了解自身實際情況，靈活的應用各種構筑措施。

2 超雙疏材料表面的應用

超雙疏材料同時具備兩種屬性，這兩種屬性分別為：超疏水和超疏油。超雙疏材料的這些特點，決定了該材料的廣泛應用性。例如，在日常的油污環(huán)境下，超雙疏材料能夠實現(xiàn)自身的清潔，還能夠實現(xiàn)防腐蝕、防結冰等功能，可以說，該材料的應用對于水和油的運輸具有非常重要的意義?，F(xiàn)階段，雖然超雙疏材料的應用范圍得到了進一步的擴大，但是，由于超雙疏材料性能穩(wěn)定性較低的原因，導致其在使用范圍方面還會受到一定的限制，正因如此，我們必須加大對超雙疏材料穩(wěn)定性方面的研究，進一步延長超雙疏材料的使用壽命，從而擴大超雙疏材料的應用范圍。筆者通過長期的研究與實踐認為，在應用超雙疏材料的過程中，我們應當做到充分發(fā)揮其優(yōu)勢，回避其劣勢。

2.1 自清潔能力

根據(jù)相關調(diào)查顯示，超雙疏材料能夠充分利用雨水沖淋等形式將附著于材料表面的灰塵、油污等清潔掉，所以說其具有較強的自我清潔功能，除此之外，超雙疏材料還能夠對于油污下的灰塵進行清理，通常情況下，我們可以將超雙疏材料應用到諸如陶瓷、玻璃等領域。超雙疏材料的應用一方面有利于節(jié)約水資源，另一方面也能夠保持潔凈，可以說是一舉多得[2]。

現(xiàn)如今，我國已經(jīng)開始廣泛研究起了織物表面的自清潔性能，希望其能夠得到進一步提高。但是，植物的透氣性能與自清潔能力通常情況下難以統(tǒng)一在同一織物當中，這就要求，我們在制備自清潔材料時，創(chuàng)造性的將二氧化鈦同織物有機的結合在一起，這種方式使得織物在不用水清洗的情況下就能夠清洗干凈，煥然一新。以二氧化鈦為基礎的光催化特性，可以對空氣中無處不在的二氧化鈦進行清潔，從而確保空氣的清新干凈。

2.2 防粘附表面

從名字我們就可以看出來，防粘附表面是指通過應用超雙疏材料的應用，防止相關物品的粘附。根據(jù)具體效用的不同，我們可以將超雙疏材料分為若干部分，例如防腐蝕、防油漬、防止結冰等等。例如，在石油的輸送中應用超雙疏材料，它的防油性能夠有效的解決石油附著于管道的問題，從而降低能源的損耗。不僅如此，如果我們能夠有效結合鋁、合金等相關材料，我們還能夠將超雙疏材料的質(zhì)量輕、性能好的優(yōu)勢充分的發(fā)揮出來。超雙疏材料的防油漬和防腐蝕的特性一方面降低了損耗，另一方面也延長了相關材料的使用壽命。這也是近些年來超雙疏材料的研究范圍越來越高的主要原因之一。近期，相關調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我們可以在硅片表面采用激光燒蝕技術來構建特殊的超雙疏表面，從而減小液滴同固體表面的控制時間，從而達到防水的目的，筆者通過長期的研究與實踐認為，超雙疏材料的這種性能可以應用到相關的電子產(chǎn)品當中，這樣能夠有效避免電子產(chǎn)品由于接觸液滴而導致的損壞[3]。

2.3 液體的定向運輸

我們在生物細胞的分離以及膜分離等相關領域能夠經(jīng)?？吹揭后w定向運輸?shù)膽?，如果將定向運輸同超雙疏材料有機的結合在一起，就可以將超雙疏材料防水、防油的特性充分的展現(xiàn)出來，從而促進超雙疏材料的迅速發(fā)展。通過這種結合，可以有效的防治液體透過織物。

除此之外，液體的定向運輸還可以通過表面上的接觸來實現(xiàn)，以微電系統(tǒng)為基礎的微型泵可以有效根據(jù)內(nèi)壁濕潤性能的梯度性變化實現(xiàn)控制離散液滴的定向運輸，相關研究的表明，從一定程度上來說提高了超雙疏材料的應用性，極大的擴展了超雙疏材料表面對不同界面的張力。在未來的一段時間里，我們甚至有希望將其應用到混合液體的分離當中，為社會的發(fā)展，相關研究的順利進行做出貢獻。

2.4 減阻材料

如果運動物體的表面附著了水和油，物體在運動過程中就會受到強大阻力的影響，從而消耗自身的能量[4]。而超雙疏材料的應用則可以充分利用潛藏在其微納結構中的空氣來減小運動物體的阻力，提高運動物體的運動效率，由此可見，將超雙疏材料應用到小輪船等運動物體上能夠起到提高輪船速度，減小空氣阻力的目的。不僅如此，將超雙疏材料應用到完全浸泡在水下的運動物體上，還能夠起特殊的濕潤性功能。

今后，超雙疏材料的研究發(fā)展方向應明確為兩個方向，一是更簡易的方向，在研究超雙疏材料的諸多功能的基礎上，應當以超雙疏材料的實際應用為依據(jù)，使超雙疏材料的應用變得更加方便適用。二是在超雙疏材料的上述功能之外，還應當進一步加強相關功能的研究，從而使超雙疏材料的應用范圍得以進一步擴大。

3 結語

總而言之，超雙疏材料的應用范圍正在逐步擴展，因此，我們應當對超雙疏材料的研究工作給予高度的重視，不斷的發(fā)現(xiàn)超雙疏材料的新性能，進一步擴大超雙疏材料的應用范圍。當然，在研究超雙疏材料的時候，我們不應當僅僅依靠相關科研工作者，大家應共同努力，只有這樣，超雙疏材料才能夠得到進一步的發(fā)展。

參考文獻：

[1]牛心悅,吳超.固體表面保潔技術研究進展[J].清洗世界,2011(01):16-26.

[2]賴躍坤,陳忠,林昌健.超疏水表面黏附性的研究進展[J].中國科學:化學,2011(04):609-628.

[3]鮑艷,張曉艷,馬建中,魯娟.超疏水表面的構筑及其研究進展(二)[J].印染,2014(10):49-53.

[4]馮磊,徐壁,蔡再生.導電雙疏滌綸織物制備與性能研究[J].表面技術,2015(05):91-95.

作者簡介：楊笠（1989-），女，四川彭山人，碩士研究生，助教，研究方向：材料表面改性。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.223