具有植物叶片构造的ZnO超疏水陶瓷的制备及性能研究(4)
非常多的微纳米凸起。当水滴落在这些叶片上时，雨水只与这些凸起的尖端形成点接触， 其
表面黏附力非常的弱。因此水可以凝结成水珠，并在叶片表面随意滚动，同时可以带走表面
上的灰尘。荷叶等叶片正是利用这种微纳米凸起构造实现了自身的超疏水性能。
目前人们常常通过模仿叶片的构造，在所需器部件上加工出粗糙表面，从而使其具有超
疏水能力。随着技术和研究的发展，现在，在加工出粗糙表面的同时，我们也会在表面嫁接
一层具有低表面的物质膜，使材料的超疏水性能更加优越。然而，就目前而言，即便人们采
用了最高水平的技术和仪器， 还是很难仿制出像大自然中天然存在的超疏水叶片那样的精细
构造。
1.2.2 内容
我们将利用具有疏水性的植物叶片作为模板， 通过化学成分的变异及天然结
构的遗传，获得具有叶片表面构造的ZnO 超疏水陶瓷。本次实验中，我们选取的
是具有超疏水性能的荷叶和粽叶来作为模板，通过烧结、浸渍、二次烧结等一系
列步骤，在叶片表面形成一层人工的超疏水性薄膜。通过测试研究这种材料的疏
水性能， 希望得到我们所需的生物模板超疏水材料。 当然， 在探究过程初始阶段，
我们预想了一系列问题与措施（1）怎样的叶片作为模板：是否只要是疏水性叶
片都可以用来制备研究； （2）叶片的保存问题。是否随意搁置而不需特别处理。
（3）模板结构对材料疏水性能的影响。 （4）哪些单一变量需要分别来控制：不
同烧结温度、不同试剂浓度等等都会影响实验结果。
通过查阅文献， 并对样品简单进行测试后， 我们决定采用以下方案进行实验：
以超疏水性植物叶片为制备模板，先通过非氧化气氛保护烧结，得到具有叶片构
造的碳素陶瓷，碳素陶瓷再经过硝酸锌溶液的浸渍处理，并通过非氧化气氛保护
烧结，得到具有叶片构造的碳/氧化锌陶瓷，并用氟硅烷低表面能物质对其表面
进行修饰，从而获得叶片构造的碳/氧化锌超疏水陶瓷。
1.3 本课题研究意义
本次实验以超疏水叶片为模板，通过在其表面嫁接低表面能物质，经过一系
列烧结、浸渍、再次烧结等步骤，旨在得到具有更高性能的超疏水表面。通过测试研究材料的疏水性能，我们可以探索出模板结构对材料疏水性能的促进作用，
并揭示分级构造对材料疏水性能的影响等问题。 通过本研究可建立基于生物模板
思想的超疏水表面设计思路和体系，拓展生物结构遗态学；本课题为获得更加合
理的超疏水表面结构提供了依据和新思路， 对以后超疏水表面的制备和性能研究
有着深远的指导意义；同时，也为材料制备注入了新的技术。
应生产生活的需要，人们对超疏水陶瓷的研究在一步一步的深入中。疏水性
陶瓷在生产、生活中具有很大的应用发展前景。将超疏水陶瓷制备成可以自清洁
的玻璃，将其应用在飞机、轮船、汽车的挡风玻璃上，可以大幅度提高运输过程
的安全可靠性；将疏水陶瓷加以改善，制作成管道，可以大大减少污染物等的附
着，增加管道使用寿命；另外，还可以将该种材料应用于交通运输设备，尤其是
轮船类的外壳上，可以有效减少水的附着，降低运行阻力。
考虑到超疏水在实际生活中的广泛应用，科学家将眼光放得更加长远，在超
疏水的基础上进行了更深一步的研究，期待可以研究出超疏油材料。超疏油材料
可用于石油的分离， 这样可以大量减少原油的损失， 而且可以用于石油输送管道，
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