超疏水/亲油油水分离聚合物基纳米复合材料(2)
在人类文明的发展征程中，大自然作为一名循循善诱的良师教会我们大量的科学奥妙。大量的奇妙科学发现来自于自然界，长时间演变后的自然选择使众多的动植物保留了大量的生物学特征，仿照自然选择后对于有着独特表面润湿性能的结构、形态的生物的相关研究启迪了仿生科学，以莲叶效应闻名的超疏水现象就是其中之一。如图1.1
譬如，可在水面上跳跃、滑动而不划破水面被水吞没的水黾[1] (如图1.2) 。水滴落在荷叶上会变成水珠，缓缓落下并带走在荷叶表面上的灰尘[2,3]。这些现象表明，优良的疏水性会在水黾的外骨骼节肢、莲叶外蜡质表面获得杰出的体现。生活中，荷叶上的水滴会形成水珠，顺着叶面缓缓落下，这是因为页面表层具有纳米级别粗糙度，水滴与叶面接触面积小。由于气候不断变化，自然界中各种动植物逐渐演化出不同级别的粗糙表面。其中各自拥有不同的功能，常见的功能有自清洁、防冻、防雾、减阻、防霜、疏水，甚至生物表面有降噪、拟态、隐形的能力。随着材料学，仿生学的兴起，各种现代的分析、检测技术的不断应用，科学家对于微米、纳米量级下的认识不断加深，这些都促使人们开始了对生物粗糙表面的研究。随着表面润湿学科的发展、关于粗糙表面（尤其是微纳米复合二级结构）的分析测试仪器的进步以及现代化学成分分析测试技术的不断进展，众多材料科学工程师注意到了对生物粗糙形貌表面的分析探究。很多学者在自然界中发现了许多因一定粗糙表面产生的防水性与自清洁性的动植物体实例。由于莲叶效应，清洁黏附在这些生物形貌表面上的污物十分容易，但是清洗相同大小的人造表面却需要消耗大量人、物力。以莲花叶片为例，每个乳突平均半径可为2 µm～5 µm，平均水平距离约为8 µm，平均竖直高度约为11 µm，这是其微米量级形态结构；密布且平铺于单位表面上的纳米颗粒平均半径约为90 nm,这是其纳米结构。而纳米级颗粒绒毛构造在微米级乳突上，液体无法完全填充进乳突间的凹状孔隙，留下大量气体挤压于其中，可适用于Cassie模型的表面基础润湿理论。
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