。
納米技術表面涂層自潔功能
如果建筑物的外墻、露天的廣告牌等表面像荷葉一樣，就可以保持清潔。馬達等微小部件可以防止油污，防油攀爬，汽車的擋風玻璃不再總是落滿灰塵和油污微顆粒，電子數碼產品不怕意外落入水中而損壞，織物不會被輕易染上污垢。
納米技術表面涂層減阻功能
船只等在水面航行時需要消耗很多的能源來克服行進中的摩擦阻力，對于水下航行體如潛艇等甚至可達到80%；
而對于運輸管道如輸油（水）管道，其能量幾乎全部被用來克服流固表面的摩擦阻力。
隨著微機電的發(fā)展, 機構尺度越來越小，固液界面中的摩擦力相對越來越大,如微通道流等摩擦阻力問題已成為相關器件發(fā)展的一個重要的制約因素。
因此盡量減少表面摩擦阻力是提高航速和節(jié)約能源的主要途徑。
近年來利用超疏水表面減阻的研究越來越受研究者的重視。如利用超疏水硅表面進行減阻研究中發(fā)現，減阻可達30%-40%。利用改性硅橡膠和聚氨酯樹脂為主，添加低表面能無機填料或有機填料，在制成的雙組分涂料的疏水表面減阻的實驗中發(fā)現，在相對較低的流速時，其最大表面減阻可達30%，但隨著流速的增加這種減阻效果下降，原因歸于表面粗糙度的影響。目前，有關這方面的研究有待進一步深入。
納米技術超疏水涂層研究進展
1.超疏水表面自清潔原理
超疏水表面的自清潔原理是基于“荷葉效應”。20世紀90 年代，德國植物學家波恩大學Barthlott等[1－2]揭示了荷葉表面的結構，發(fā)現荷葉的“自潔性”源于其表面的微納結構，荷葉表面具有微米級的乳突，乳突上有納米級的蠟晶物質，這種微-納米級的粗糙結構可以大幅度提高水滴在其上的接觸角
，導致水滴極易滾落。水滴在超疏水表面上的運動是一個復雜的物理現象
，在自清潔過程中起到了一個至關重要的作用：水滴在表面滾動時會帶走表面的污染物或灰塵，從而達到自清潔的效果
。
2.常見超疏水表面制備現狀
人工制備超疏水表面雖然時間不長，但發(fā)展特別迅速，有效的制備方法也越來越多
，主要有納米二氧化硅法
、化學沉積與電沉積法、溶膠-凝膠法
、模板法、靜電紡絲法
、相分離與自組裝法
、刻蝕法、水熱法
、腐蝕法等
。目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面超疏水涂層表面、超疏水金屬表面及超疏水織物等方面
。
3.超疏水表面研究存在的問題
超疏水表面由于其獨特的表面性能，具有廣泛的應用前景。目前制備超疏水表面的方法雖然很多，但仍需開發(fā)能夠經濟、大面積制備具有持久、穩(wěn)定超疏水性能表面的方法?div id="d48novz" class="flower left">
，F在該領域的研究重點應集中在以下幾個方面。
（1）開發(fā)簡單經濟、環(huán)境友好的制備方法
現有的大多數制備超疏水表面的方法或難以適用于大面積制備，或涉及較昂貴的低表面能物質如含氟硅氧烷，或涉及特定的有機溶劑。為了擴大超疏水表面的應用范圍，必須開發(fā)出簡單經濟、環(huán)境友好的制備方法
。如可將模板法和現有的工業(yè)上生產一般塑料薄膜的流延技術相結合，開發(fā)適于工業(yè)化量產超疏水薄膜的創(chuàng)新技術
。
（2）提高超疏水表面的強度和持久性
超疏水表面的自清潔原理不像TiO2 超親水表面由光催化降解和超親水性共同決定，而是由單純的超疏水物理特性決定的。因此
，在長時間的戶外使用過程中
，許多超疏水性表面對水的接觸角會隨戶外使用時間的延長而減小，疏水性和自潔性降低
。這主要是由于空氣中的灰塵、有機污染物等在固體表面吸附聚集引起的
。為了提高超疏水自清潔表面的持久性
，相關研究機構發(fā)現，將少量的TiO2 粉體添加到超疏水性透明涂層中
，能夠賦予涂層自清潔性能
，并能夠使涂層在長時間的戶外使用過程中保持超疏水性。
（3）開發(fā)超雙疏表面涂層
超疏水表面一般都親油，在油性環(huán)境或長期使用中，油會在表面富集從而影響表面微結構進而影響自清潔性能
。為了提高超疏水表面的抗油性能
，除了上面提到的引入TiO2 納米粒子外，還可以開發(fā)超雙疏表面
。超雙疏表面是指與水和油的接觸角都很大
，水和接觸角會略大于油的接觸角。實際上目前市場上如青山新材的TIS納米涂層已經基本實現
，可以使電子產品PCB板表面疏水疏油，即超雙疏
。
超疏水表面涂層產業(yè)化狀況
超疏水表面由于其廣泛的應用前景，近年來也已成為新材料研究的熱點。產品經刷涂或噴涂再或者浸涂到各種金屬、玻璃、大理石、瓷磚、塑料
、紡織品
、木制品等表面
，數秒鐘內就可形成堅固耐用的納米保護層，水在其上有如落在荷葉上迅速滑落
，使涂層表面保持清潔
。
目前超疏水表面的工業(yè)化產品大多是超疏水涂層，如德國的STO 公司應用荷葉效應原理開發(fā)了有機硅荷葉效應乳膠漆
，表面接觸角高達142°，表現出了優(yōu)異的自清潔能力
。深圳青山新材攜手日本資深納米材料研究機構共同研制出TIS納米防潮涂層
，專門應用于電子產品PCB線路板上，使PCB板具有防水
、防潮
、抗鹽霧腐蝕
、防油污的功能
，并且成功應用到目前很受消費者歡迎的藍牙運動耳機、電子煙
、智能家居產品
、汽車控制板等產品上，性能遠超同類型產品
，其涂層厚度僅為2-6微米
，幾乎是肉眼不可見的級別
，散熱好并且不增加電子產品厚度
，施工技術簡單并且速干，在這個電子產品越來越小越來越薄的時代
，TIS
納米涂層深受電子3C類產品制造商喜愛，投入市場后短期就獲得了不少上市公司的青睞;美國NANOTEX公司運用納米技術開發(fā)的Nano-care功能性面料是一種具有自清潔功能的面料，它與傳統的防護涂層織物相比
，耐久性更加好，織物保持了柔軟的手感和良好的透氣性
；瑞士Schoeller Textil AG 公司則推出了新一代的Nano-Sphere 涂層技術
，該Nano-Sphere 涂層在織物表面形成一層極細的納米微粒結構，改變水或者其它污物（油
、番茄醬
、咖啡、紅酒、蜂蜜等）和織物表面的接觸面積
，使水或者污物會從涂層表面滑落
，從而達到防水防污的效果。若有殘留污物只需要少量水就可以沖洗干凈（可以低溫水洗）
，并且經過多次水洗之后，依然有效
；另外
，德國BASF 公司也成功將仿荷葉效應MincorTX TT 技術運用到紡織品上，于2006 年成功開發(fā)出了超疏水自清潔聚酯雨篷
，進一步擴大了超疏水自清潔紡織品的應用范圍
。在超疏水薄膜和超疏水金屬表面方面，雖然許多制備方法已經具備了量產的可能
，但尚未見有商業(yè)化的公開報道
。
結束語
超疏水自清潔涂層雖已有工業(yè)化應用，但是超疏水性能的穩(wěn)定性和持久性還有待提高
，特別是耐水壓沖擊性能還有待研究，以防止經暴雨沖刷后破壞表面結構（如將微塵嵌入微納坑內）
，降低超疏水性能
。另外，現有的超疏水涂層功能比較單一
，如果能在其中摻雜其它功能性粒子
，則可大大擴大超疏水涂層的應用范圍。
參考文獻
1.基于無機納米結構調控材料表面潤濕性（學位論文）作者：郭翠
2.基于超疏水原理的自清潔表面研究進展及產業(yè)化狀況 作者：鄭建勇
3.超疏水表面潤濕性與流動減阻機理研究（學位論文）作者：呂田上海交通大學
4.從自然到仿生的超疏水納米界面材料 作者：江雷
返回上一級
