(安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院　安徽　淮南　232000)

一、引言

潤(rùn)濕性又稱浸潤(rùn)性，是固體表面的一個(gè)重要特征。潤(rùn)濕性表面可以分為超親油性表面、超親水性表面、超疏水性表面、超疏油性表面。一般以接觸角表征液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性。當(dāng)固體表面與水的接觸角大于90°時(shí)，稱之為疏水性表面；當(dāng)接觸角大于150°時(shí)，稱之為超疏水性表面；接觸角小于90°時(shí)，稱之為親水性表面[1]。特殊潤(rùn)濕性表面的修飾一般包括構(gòu)筑表面粗糙度和修飾化學(xué)表面[2]。

二、特殊潤(rùn)濕性材料的表面修飾

(一)溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法作為制備多種材料的重要方法，受到許多研究者的青睞。石彥龍等以棉織物為基底，利用溶膠-凝膠法在基底表面涂一層ZnO溶膠，然后用辛基三甲氧基硅烷對(duì)棉織物表面進(jìn)行修飾。為了研究棉織物表面的潤(rùn)濕性能，還分別測(cè)量了油滴和水滴在棉織物表面的接觸角。結(jié)果表明，油滴在棉織物表面的接觸角為 0°，而水滴在棉織物表面的接觸角為152°，所以經(jīng)辛基三甲氧基硅烷修飾后的棉織物表面顯示出超親油和超疏水的特性。此外，為了研究棉織物的實(shí)際油水分離效率，研究員還做了油水分離試驗(yàn)，結(jié)果表明，油水分離效率高達(dá)98.0%，說(shuō)明經(jīng)修飾后的棉織物能有效地分離油水混合物。

(二)等離子體處理法

為獲得粗糙結(jié)構(gòu)，可利用等離子法來(lái)處理固體表面。例如，彭曉瑞等利用空氣，氧氣等五種氣體在氣溫條件下處理不同的木材，經(jīng)處理后的木材表面自由能明顯變大，潤(rùn)濕性得到顯著提高。

(三)電化學(xué)法

龐桂兵等利用電化學(xué)蝕除法對(duì)1Cr18Ni9Ti 材料在大范圍內(nèi)調(diào)整加工參數(shù)，在1Cr18Ni9Ti 材料表面形成不同的微觀形貌。為了解材料表面微觀形貌對(duì)潤(rùn)濕性的影響，在不同的參數(shù)條件下，測(cè)量了不同表面形貌特征的接觸角。

(四)模板法

江雷研究小組首先將作為前驅(qū)體溶液的聚丙烯腈擠入到氧化鋁模板中(陽(yáng)極)，這就是所謂的模板擠壓法。然后再對(duì)其進(jìn)行固化，得到了聚丙烯腈(PAN)納米纖維膜。該利用這種方法制備出的聚丙烯腈(PAN)納米纖維膜與水的接觸角高達(dá)173.8°±1.3°。該研究小組還利用相同的方法，成功地制出了聚乙烯醇(PVA)的納米纖維。由于剛開始的擠壓的作用，改變了該纖維中的分子的結(jié)構(gòu)，使得氣-固界面上疏水結(jié)構(gòu)基團(tuán)(-CH2-)發(fā)生重排定位的現(xiàn)象，這會(huì)使疏水基團(tuán)向外排布，最終會(huì)得到超疏水性的表面。

(五)異相成核法

Onda等[3]為了得到蠟狀物質(zhì)烷基正乙烯酮二聚體(alkyl ketene dimmer,AKD)，利用異相成核的方法來(lái)制備。首先將AKD放置于玻璃片上使其熔化，然后再使其冷卻固化，得到了具有分型結(jié)構(gòu)的超疏水表面，與水的接觸角可以高達(dá)174°，并且同時(shí)成功地合成了蠟狀物質(zhì)烷基正乙烯酮二聚體(alkyl ketene dimmer,AKD)。實(shí)驗(yàn)證明，同時(shí)生成的水解產(chǎn)物二烷基酮在AKD形成粗糙表面的過(guò)程中起到了晶種的作用，并且不會(huì)影響到表面的超疏水性。水滴在這種表面上很容易滾動(dòng)，稍微傾斜基底，水滴立即滾下而不在表面留下任何痕跡。

(六)自組裝法

浙江寧波大學(xué)的張群兵、王軍等[4]以硅片為基底，利用自組裝法，成功地制備出海膽狀Ti02超疏水表面。對(duì)試樣的檢測(cè)結(jié)果表明:得到的自組樣品為四方晶系的Ti02,樣品的平均粒徑為7.3 nm。該種材料的接觸角為151.2°，滾動(dòng)角為 4.5°。以高速攝像機(jī)對(duì)水滴滴落樣品表面過(guò)程進(jìn)行的抓拍也顯示水滴接觸到樣品表面后迅速反彈,最終保持完整地靜置在樣品表面，表明樣品具有低表面粘滯力和良好的疏水性。

(七)化學(xué)氣相沉積法

劉娟娟等采用化學(xué)氣相沉積法，以NiCl2粉末(NiCl2·6H2O經(jīng)脫水干燥后得到)作為原Al2O3料，通過(guò)氫氣還原反應(yīng)在陶瓷表面沉積了鎳涂層。經(jīng)測(cè)定，制備的涂層主要成分是鎳，且鎳涂層厚度均勻，致密，陶瓷與涂層之間能夠良好集合。通過(guò)做滴法測(cè)其接觸角，結(jié)果表明沉積的鎳涂層的Al2O3陶瓷與Cu之間的潤(rùn)濕角為30.15°，這說(shuō)明鎳涂層能夠明顯改善陶瓷與金屬之間的潤(rùn)濕性。

三、小結(jié)

特殊潤(rùn)濕性表面包括超疏水表面、超親水表面、超疏油表面、超親油表面。目前隨著科技的不斷成熟，可通過(guò)多種方法制備特殊潤(rùn)濕性表面，但是制備過(guò)程中仍存在諸多問(wèn)題?，F(xiàn)有的特殊潤(rùn)濕性表面制備技術(shù)或者需要特殊的材料，或者需要昂貴的加工設(shè)備，或者需要復(fù)雜的操作過(guò)程，大部分方法都還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，不適合用于大面積制備以適應(yīng)工業(yè)需求。因此，在材料的選擇、制備工藝及后處理上，還需要深入研究。