具有植物叶片构造的ZnO超疏水陶瓷的制备及性能研究(3)
面时不能与表面全接触而是仅有部分点接触，因此，水珠可以在叶面上滚动并能
带走部分尘埃。植物叶片本身就是一个非常优异的生物模板,通过对它们的结构
进行研究和复制， 我们期待得到具有类似于这些植物叶片表面的微结构并且希望
得到这种具有可以自清洁性能的表面。自然界中植物叶面超疏水有两种方式实
现： 一种是利用其特殊的浸润性;另一种不是单纯利用表面的粗糙结构,而是表面
张力的作用,使绒毛趋向于聚集成簇而导致弯曲,从而聚集了弹性势能[5]
。1.1.6 生物模板超疏水表面研究进展
关于仿生超疏水表面的研究，在近些年来得到了飞速的发展。由于这些仿生
超疏水表面在自清洁、生物相容性等方面有着良好的前景，以后关于此类材料的研究会越来越多。
自然界中的生物经过了长久的自然选择，进化到拥有几乎完美的生物构造。
同时，一些无机材料在硬度、机械、耐高温等方面有着自身的优势。我们希望可
以把两者相结合，利用自然界中存在的天然生物材料为模板，在其表面通过物理
化学生物方法嫁接一些无机材料的薄膜，制备具有生物结构的无机新材料。该方
法可以将耐高温并且具有较高机械性能的无机材料与生物所具有的特殊结构相
结合从而制备出具有更广泛应用前景的多功能材料[6]
。
研究表明，制备生物模板超疏水表面有两种思路：一方面，使得需要制备的
超疏水表面具有微细的粗糙结构，就像荷叶表面许多的微纳米突起一样；另一方
面，我们可以考虑使用一些具有低表面能的物质，使其嫁接到材料表面，本次试
验我们选取的是氟硅烷。同时，我们又发现，通过在光滑表面上修饰低表面能物
质，最多只能够使得接触角增加到120°左右，是不能达到超疏水要求的150°的。
因此，要得到具有生物模板的超疏水表面，要把以上两种思路结合起来，构造具
有低表面能且有合适的表面粗糙结构的材料是关键。
我们需要向大自然学习，利用已有生物形态结构为模板，拓展思路，研发出
型结构功能化材料，为以后的材料制备与设计领域开拓出更多的空间。利用生物
模板法制备超疏水表面，作为材料制备研究方法的新思路，逐渐成为一个新的科
学研究热点。当然，在研究过程中，还有许多问题依然处于探索阶段。要想更好
地解决这些问题，我们需要进行更深入的研究和探讨。再者，由于工艺方法存在
局限性，目前对于生物分级精细结构方面的复制可能尚未完整。现今研究中使用
到的荷叶翻模得到的软模板的耐久度还不够，不可以多次循环使用。批量化生产
也是一个亟待解决的问题。因此，采取有效的方法来复制天然生物的微∕纳米结
构以获得优异的模板是生物模板法制备超疏水表面的主要问题， 该方法在未来的
几年中必将具有巨大的应用前景。
1.2 课题内容
1.2.1 背景
在我们的生产生活中，很多器部件在粘上水气后会很难清理，更严重时会直接影响到器
部件的使用，因此我们希望通过某些办法使这些器部件具有超疏水性能（即要求它们与水的
接触角≥150°） 。例如太阳能电池板、燃料电池、下水管、浴室玻璃、室外天线太阳能热水器、船舶壳体等，因此超疏水材料拥有着非常广泛的研究和应用。
在自然界中，很多的植物叶片都具备超疏水能力，如荷叶、二月兰叶片、水稻叶、棕叶
等等。如果仔细观察这些叶片，我们会发现其表面并不是光滑的，相反，在这些表面，有着
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