超疏水材料有哪些

Question

如题所述

Answer 1

超疏水材料的实例：
1. 2014年，墨尔本的服装技术公司Threadsmiths开发出了一种超疏水T恤，其灵感来源于荷叶。这种T恤能够承受超过80次的洗涤，并保持其超疏水特性。通过应用纳米技术对棉纤维进行改性，使其具备防水功能。
2. 一个土耳其-德国联合研究团队以滤纸为基底，利用聚二甲硅氧烷（PDMS）和无机微纳颗粒单面修饰，创造了一种具有显著超疏水/亲水性质的Janus纸。这种纸张不仅化学稳定、机械稳定且柔韧，还保持了良好的透气性，在伤口处理等领域显示出巨大的应用潜力。静态接触角表明，固体表面的亲疏液性主要由表面的化学组成决定，而粗糙度只是增强了这一特性。因此，在制造超疏水表面时，通常在低表面能材料上构建粗糙表面，或在对粗糙表面进行低表面能物质修饰。
含氟材料是研究的热点，因为它的表面能比硅氧烷低约10 mN/m，且氟原子是除氢之外原子半径最小的元素，具有强大的电负性和大的氟碳键能，低内聚能，高温稳定性以及化学稳定性。含氟材料还具有耐热、耐候、耐化学介质性、低折射率等特性。当材料表面—CF3基团以六边形紧密有序排列时，表面张力可达到6.7 mJ/m2，是目前制备的超疏水材料中最低的。
此外，人们也在探索通过控制表面结构来制备超疏水涂层的不同方法，如层层自组装、物理或化学气相沉积、刻蚀、模板、静电喷涂和溶胶凝胶法等。
超疏水性是指水滴在固体表面形成球状，接触角大于150度，滚动角小于10度。表面能越低，材料的疏水性越强。当低表面能材料具有微观粗糙结构时，会形成空气膜，阻碍水滴与材料表面的接触，从而实现超疏水状态。
超疏水表面的概念最初来源于荷叶效应，20世纪90年代，德国植物学家Barthlott等揭示了荷叶表面的微纳结构，这种结构可以显著提高水滴的接触角，使水滴容易滚落，从而具有自洁性。超疏水材料因此具有防水、防腐蚀、防冰和防附着等多重特性。而模拟荷叶表面的Janus润湿性特性，即超疏水表面和亲水表面的组合，目前的研究还相对较少。