天然界的超疏水征象 “荷叶外观具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会主动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是闻名的“荷叶自洁效应”「见下图1」。

图1 天然界的荷叶 疏水外观征象 gif

科学家发现，荷叶外观具有微米级的乳突，乳突上乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种微-纳米级的粗糙结构可以大幅度进步水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落「见下图2」。水滴在超疏水外观上的活动是一个复杂的物理征象，在自清洁过程中起到了一个至关紧张的作用：水滴在外观滚动时会带走外观的污染物或灰尘，从而达到自清洁的结果「见下图3」。

图2 荷叶外观微观结构

图3 超疏水外观自清洁原理示意图

当然这些如今也存在于许多其他生物身上「见下图4」；科学家们研究这些生物及模拟这些生物征象，制备出了很多超疏水产品并得到了很多的应用（详见后文介绍）。

图4 天然界中具有超疏水性的动植物及其扫描电子显微镜(SEM)

图(a,b)荷叶;(c,d)水稻叶;(e,f)水黾腿[3];(g,h)孔雀羽毛[5,6];(i,j)壁虎脚掌[7];(k,l)蝉翼[9];(m,n)蝴蝶同党[10];(o,p)蚊子复眼[13]

下文将为大家简单介绍超疏水自清洁的原理及一些超疏水外观的应用例子。

自清洁外观指外观的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下主动脱落或被降解的一种外观，基于超疏水原理的自清洁外观重要是指接触角CA150°、滚动角SA＜10°的类荷叶外观「见下图5（d）」。 

图5 不同外观水滴接触界面状况

2、常见超疏水外观制备近况

  人工制备超疏水外观虽然时间不长，但发展分外敏捷，有用的制备方法也越来越多，重要有模板法、静电纺丝法、相星散与自组装法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、水热法、化学沉积与电沉积法、纳米二氧化硅法、腐蚀法等。

目前人工超疏水外观重要包括超疏水薄膜外观、超疏水涂层外观、超疏水金属外观及超疏水织物等方面。

工艺举例：超疏水涂层玻璃

用十七氟癸基三甲基硅烷改性过的纳米碳酸钙与聚乙烯溶液混合涂敷于玻璃外观制得超疏水涂层，接触角可达到155 º，同时研究了该外观的抗灰尘能力。当黑烟末粉体粘在外观时很容易被水滴带走「见下图6」。

图6 超疏水外观 gif

3、超疏水外观的应用

a、超疏水涂层在自清洁玻璃、电力杆的应用

超疏水涂层工艺①：聚苯乙烯和纳米硅颗粒混合制成溶胶，然后采用浸渍涂布发涂布成膜，最后再高温处理得到具有微-纳山峰结构的超疏水透明外观，该外观与水的接触角高达160°。

超疏水涂层工艺②：用层自组装技术先在玻璃基底上组装一层聚季铵-SiO2/聚丙烯酸，再在上面组装聚烯丙基胺盐酸盐/SiO2，煅烧后除去聚合物，再用氟化烷基硅醇修饰后得到透明的超疏水涂层。

自清洁玻璃可以在雨水冲刷下敏捷带走玻璃幕墙上的尘埃物质，可以有用保持外墙 “颜值”及削减玻璃幕墙的清理时间及工作人员的室外高空工作的伤害性。但成原形对而言也不小。

图7 传统玻璃高空清理

2008年突降的大雪（现实上是冻雨碰到温度低的物体结冰压服的电线），压断了很多没有防备的南方高压线塔，若在电力杆容易积压积雪的位置做疏水处理，可大量削减积雪堆积对高压线塔的破坏也削减偏远高压线的维护难度。

图8  被冰压服的高压线塔

将疏水性涂料涂于输电导线外部、电力杆塔，绝缘子等外观，可降低冰在涂层外观的附着力，虽不能完全防止冰的形成，但可使冻雨和雪等冻结到导线或绝缘子之前就在天然力，如风力或导线及绝缘子的摆动力等的作用下天然滑落，或使冰或雪在导线和绝缘子上的附着力显明降低，以达到防止覆冰，削减线路因覆冰出现事故。

图9 正在检查清理高压线积雪的工人

b、超疏水织物

超疏水织物工艺①：用溶胶-凝胶法在基材上制得透明的氧化铝薄膜，该薄膜经沸水中浸泡、干燥和煅烧等工艺处理后可得到具有花瓣状结构的粗糙外观，最后经十七氟癸烷基三甲氧基烷修饰，可制得透明超疏水外观。

超疏水织物工艺②：用等离子体聚合的方法，在棉纤维上聚合含有氟烯烃，得到具有超疏水性的外观。

图10 防水防污 网红超疏水衬衫

图11 左边白色为通俗材质  右边蓝色为超疏水材质

轻松离别红酒、咖啡、墨水等污渍，简直手残党的福音。妈妈再也不用忧虑我衣服脏。

c、疏水金属

超疏水金属外观工艺：采用位错刻蚀剂对铝、铜、锌集体外观进行化学刻蚀，然后用氟烷基硅烷对刻蚀后的外观进行疏水化处理得到接触角大于150°的超疏水金属外观。

超疏水外观除了赋予金属自清洁能力了外，还能在肯定程度上降低金属的腐蚀服从。因制备超疏水金属材料材料方法存在肯定不足，目前应用受到了肯定程度的限定。

图12 金属超疏水外观

d、电子产品的疏水处理-防水手机等

说到防水手机领域， 不得不提的国家是日本。有一句话是如许说的“在日本，手机没有防水功能那就根本卖不出去。”那是由于日本女性在洗澡时，都是机不离手，作为智能手机的紧张用户群，逼迫了这个国家生产出一系列一系列的防水手机。

图13 索尼防水手机

大多数人认为，防水手机依然密封性达成防水能力，现实上，很多日系防水手机外光上与通俗手机没啥区别，甚至连橡胶塞都没有，但是依然具备防水功能。如许的手机具备防水功能，除设计等因素外，多归功于其内部防水处理。

将智能手机内部主板等零部件包裹在一层特别的薄膜内达到防水结果，避免手机进水引起短路。

图14 电子产品

结语

超疏水自清洁涂层虽已有工业化应用，但是超疏水性能的稳固性和持久性还有待进步，分外是耐水压冲击性能还有待研究，以防止经暴雨冲刷后破坏外观结构（如将微尘嵌入微纳坑内），降低超疏水性能。

另外，现有的超疏水涂层功能比较单一，假如能在其中掺杂其它功能性粒子，则可大大扩大超疏水涂层的应用范围。