具有植物叶片构造的ZnO超疏水陶瓷的制备及性能研究(2)
有强疏水性的生物陶瓷， 降低材料表面自由能和增加材料表面粗糙度是两个非常
有效的途径。1.1.2 遗态材料
遗态材料，是材料研究领域里的一个新概念，主要指借用自然界经亿万年进
化的生物自身多层次、 多文、 多结构的本征结构， 通过人工方法变更其结构组分，
制备出保持有自然界生物精细分级结构的新型结构功能一体化材料。
物竞天择，适者生存，经过长久的自然淘汰，自然界中生物的内部构造和组
成发展成几乎完美的存在。相比很多人工制备的材料而言，这些天然的生物材料
有着它们无可比拟的优越性。从最初的仿生学发展以来，科学家越来越重视自然
界中生物本身存在的优良品质，向自然的学习，在一步一步向前发展中。
我们可以将天然的植物材料看成是一种具有多层次多性能， 拥有复杂结构的
复合材料。在自然界的长期进化和演变的发展过程中，它们形成了最优的结构，
可以构成与外界环境最佳匹配的化合结构正是生物系统的特点。 而生长环境各异
使得各种植物材料具有各种独特的结构组态，但就植物体来说，仅是由一些简单
且廉价的无机和有机材料通过组装而形成。
1.1.3 陶瓷材料
陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、 成型和煅烧制得
的材料以及各种制品[3]
。随着生产生活的日益需要和科学技术的不断进步,具有
单一性能的陶瓷材料已经不能满足目前的发展趋势。这就迫使人们不断开拓， 展
开视角，往更多别的领域拓展。本次实验，我们致力于设计出具有植物叶片构造
的 ZnO 超疏水陶瓷材料。
1.1.4 陶瓷材料疏水化处理技术
一般而言，要想提高材料表面的疏水性，有两种途径可走：一方面，我们可
以尝试降低材料的表面自由能； 另一方面， 我们可以提高材料表面的微观粗糙度。
目前而言，被广泛使用的陶瓷材料疏水化处理技术主要可以分为两方面：1、在
材料表面利用低表面能物质进行修饰[4]
；2、构造粗糙表面和低表面能物质修饰
相结合，通常采用的手段有：掺杂法，模板法，刻蚀法，溶胶-凝胶法，气相沉
积法，以及由纳米硅，TiO2等构成疏水性表面等。
1.1.5 植物的疏水性
自然界中许多植物具有很强的疏水性， 天然的叶片本身可以看成是一种具有
相当复杂构造的复合材料。在物竞天择的自然选择下，植物往往能自然进化成最有利于生存的结构。每当下雨时，通过观察,我们往往能发现雨水可以轻易地在
棉花等植物叶片表面铺展成水膜,可以很好的沾湿很多植物,从而在叶片的表面
形成弧形或半圆形的水滴。 以自然界中荷叶为例， 中国自古就有 “出淤泥而不染，
濯清涟而不妖”的名句。这其中提到的一种自然现象引起了人们的注意：为什么
雨水流经荷叶表面时不会铺成水膜，而是会在荷叶的表面形成球形的水珠，带走
叶片上的污垢。经过研究发现，如图1-2所示，荷叶表面并不是像我们肉眼看到
的那样平滑，而是存在着很多微纳米突起。当雨水打在荷叶上时，它不是直接与
叶片全接触，而是与很多的微纳米突起相接触。这是使得荷叶表面具有超疏水性
的其中一个因素。研究表明，荷叶的疏水性主要是由于其表面的微纳米结构。 通
过高倍显微镜可以观察到在每个微米级乳突的表面都附着有很多结构与其十分
接近的纳米级颗粒。正是由于这些结构相近的微纳米结构，使得水珠落在荷叶表
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