叶片构造超疏水金属表面的制备及性能研究(2)
蜻蜓目、同翅目、毛翅目、膜翅目以及双翅目类昆虫[2-4]和荷叶、粽叶、花生叶、水稻叶以及玫瑰花花瓣等植物[5-10]都具有疏水性能。在雨天，水滴一落到叶片上便凝聚成水珠自由滚动，并且在滚动过程中会吸附带走叶片表面的灰尘。故雨后这种叶片会因被雨水冲洗而变得一尘不染，这种现象即是“荷叶效应”。在电子显微镜下会观察到微观下叶片表面呈现出了微纳米的分级结构，其结构非常复杂。荷叶表面随机分布很多圆锥形的凸起结构，其直径大致为 10μm，而各个凸起和凸起之间的过渡区域又由一些纳米棒组成，其直径大致为 100nm。并且，该纳米棒都是由低表面能的蜡状物质构成。在微米纳米分级结构和这种低表面能的蜡状纳米棒构成的复合结构造就了荷叶这种特殊的自清洁和超疏水性能。在日常生活中，各种器件都暴露于空气中，必然接触水汽、油渍、灰尘等各种污染，而这种污染在工件工作环境中尤为明显，将会影响器件使用性能和寿命。比如输油管道的腐蚀生锈、电子零件的积灰难以清除。故此，研究人员意图“师法自然”，模仿荷叶等自然生物的特殊微观结构，在器具工件上加工制备出近似粗糙表面，再用低表面能物质做修饰改性处理，降低表面自由能;或者直接在低表面能的材料上面加工成类似粗糙表面形貌，使其具有超疏水性能。由此将该技术应用在各类管道、玻璃制品、生产线工件乃至国防武器等方面，使其获得超疏水性能。但是，已现有的这些超疏水材料粗糙构造的研究，都是简单的人工模仿，就算人类采用现如今最优秀的制备工艺，最先进的技术和最精密的仪器，还是很难完全模仿制造出这些动植物经过亿万年优化的趋于完美的构造。因此，传统加工方式下超疏水材料的发展受到了极大的限制，器皿工件的超疏水能力的提升过程变得极其缓慢。