基于植物叶片模板的超疏水铜的制备及性能研究(3)
1、有机大分子预组织。这一阶段主要制造出了一个有组织的反应环境，为之后的矿物沉积做准备。
2、界面分子分辨。在这个阶段，在已经形成的有极大分子组装体的控制下，无机物开始在有机和无机的界面处成核并准备进一步的生长。
3、生长调制。在这个阶段无机相通过晶体生长进行组装，得到亚单元，同时形态、大小、取向和结构都是在分子组装体的控制下的[ ]。
4、细胞加工。这一阶段主要是在细胞参与下的亚单元组装成为高级结构。这个阶段也是造成人工制造的材料的结构与天然生物矿化材料结构有很大的区别的主要原因。
1.2.2 超疏水
“超疏水性”这一名词用于描述与液体接触角>150°的疏水表面,接触角作为表征固体表面润湿性能的一个重要指标有两个主要的影响因素，即表面几何结构和固体表面自由能,不仅如此，它同时还受到其他诸多因素的影响,例如外界的压力、不同的环境温度、固体表面的接触角滞后等都会影响到接触角的大小[ ]。
1.2.3 表面润湿性
表面润湿性是指液体（通常为水）在固体表面的铺展能力，表面润湿性在固体表面中是一个非常重要的性质，与材料的许多应用方面息息相关，也是一种材料可能的应用范围的一个重要参考。
随着现代科学各种方法的进步以及现代化表征方式的出现，在之后进一步的研究中发现，材料的表面润湿性属于材料本身的固有属性，不仅会受材料表面组成成分的影响，而且还受材料表面微观结构的影响[ ]。
如下图即为水滴在一些超疏水表面的宏观与微观照片。
图1.1 (a)粽叶表面液滴形态(b)粽叶微观形态
图1.2 美人蕉叶片宏观即及微观结构
图1.3(a)水黾在水面的状态(b)水黾腿部的微观形态
为了表征材料表面的润湿性，引入了接触角的概念，接触角可以用来判断材料表面疏水性的优劣，是表征材料疏水性的重要指标之一，在并不是完全润湿的表面会产生如图所示的液滴形状。
图1.4 接触角示意图
图中 即为接触角,当固体表面的接触角为90°时,此表面描述可以被为亲水性表面,当90°< <150°为疏水性表，当150°< <175°为超疏水表面,当175°< <180°为极端疏水表面，而当 =180°的表面称之为完全疏水表面。
1.2.4 杨氏方程[ ]
杨氏方程是用来表示在光滑平坦的固体表面上液滴的接触角：
(1.1)
即
(1.2)
式中， 、 和 分别表示固-气、固-液、液-气界面的界面张力；θ为平衡接触角或称材料的固有接触角。此公式只适用于固体表面是组成均匀、表面平滑、不会在液体表面张力的垂直分量作用下变形的并且必须是各向异性的。只有在上述那样的表面上，液体才会有固定的平衡接触角，在其他的表面平衡接触角将不是一个固定的值。
1.2.5 非理想固体表面的接触角
当假设液体始终能填满粗糙表面上的凹槽时，使用Wenzel[ ],[ ]模型来表示接触角，这种状态也称之为“湿接触”，可用Wenzel方程计算：
(1.3)
其中，r为粗糙度，是指实际的固-液界面接触面积与表观固-液界面接触面积之比，且r≥1；Wenzel状态下粗糙表面的接触角用 表示。
图1.5 Wenzel模型示意图
须注意的是Wenzel方程只适用于热力学稳定平衡状态，但同时，适用于Wenzel方程的固体表面是粗糙的，液体在表面上展开时就需要克服一系列因为表面的起伏不平而造成的势垒。而当这种势能大于液滴振动能时，液滴就不能达到Wenzel方程所要求的平衡状态而可能处于某种亚平衡状态[ ]。同时，这个公式也是有其适用范围的，也就是说，只有固体表面由同种类的化学物质构成时才可使用此方程，否则需要使用Cassie模型。