Page 49 - 《精细化工》2021年第11期
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第 11 期 江 琦，等: 由特殊形貌基材构建的耐磨双疏表面研究进展 ·2195·
电化学沉积工艺简单、成本较低、重现性好、 双疏砂纸表面。该表面对水和油表现出良好的抗拒
制备效率高，在基材表面形成的高强度粗糙结构可 性。在经过手指擦拭、胶带剥落和砂纸磨损循环后，
以通过电沉积参数进行调控，制得的表面也更为均 表面仍保持超双疏性。
匀。电化学沉淀法是一种适用于在各种金属基材表
面构建粗糙结构的高效方法，尤其适用于非平面基
材，但不适合非导电材料。与刻蚀法相比，电化学
沉积法不会使基材产生损失，反而更适合保护金属
基材。然而，由于在基材表面形成金属沉淀，制备
的表面仍有腐蚀问题。基材上形成的粗糙结构并非
基材本身，一定条件下会出现脱落。
2.5 压印或模板法
双疏表面通常是在刚性材料表面形成的。柔性
材料相对于刚性材料有着诸多优点，特别是在可变
形材料和器件的制造方面 [49] 。聚合物可塑性较强，
可以通过物理压印的方法在其表面构建规整的结构。
a、b—微型柱阵列；c—单个微型柱上的花状簇；d—单个花状簇
YAO 等 [50] 通过热压印方法在聚甲基丙烯酸甲
酯基板上制备了分布均匀的微米级柱阵列，并采用 图 11 不同放大倍数下双疏表面的 SEM 图 [51]
Fig. 11 SEM images of amphiphobic surface morphology
掠射角沉积溅射技术，在柔性聚合物微尺度柱表面 with different magnifications [51]
沉积 Ag 膜，用全氟辛酸对表面进行化学修饰，形
成了具有悬垂结构的双疏涂层。该涂料对不同表面 一般说来，压印或者模板法制备的机械稳定的
张力的液体具有很高的拒避性，经 5000 次弯曲循环 双疏表面适用于在适当压力或温度下变形的聚合物
后，涂层双疏性能依然良好。YAO 等 [51] 采用水热法， 基材。与激光加工一样，压印或模板法需要附加的
利用水合硝酸镍、水合硝酸铝和尿素反应，通过全 粗糙层制备，微结构与基材之间存在着较强的作用
氟辛酸溶液浸泡对表面进行了进一步改性，在微米 力，更有利于机械稳定的双疏表面。这种方法操作
级聚甲基丙烯酸甲酯柱阵列表面制备了 NiAl 层状 简单、无污染、重现性好，适合大面积基材。压印
双氢氧化物涂层，该涂层具有类似荷叶表面形貌的 或模板法制备的双疏表面具有可变形的特点，在受
花状纳米结构，基底上原位形成的涂层表现出良好 到摩擦时可通过变形缓冲保护功能表面。若在柱体
的黏着性。样品的层次结构由微米柱（图 11a、b）、 表面溅射沉积金属膜，可以在形成悬挑结构的同时
亚微米花状团簇（图 11c）和纳米薄片（图 11d）组 赋予涂层导电性，这一思路为双疏机械稳定柔性电
成，类似于荷叶的表面形貌。由于其较大的比表面 极材料的开发提供了可能。
积和孔隙体积，这种独特的层次结构可以有效包裹 2.6 其他方法
空气，使得涂层对水、二碘甲烷、乙二醇、大豆油 除了上述几种常见的方法外，还有其他一些手
等具有较高的排斥性。此外，该涂层在气体吹扫、 段。GANESH 等 [55] 通过静电纺丝法，在玻璃基板上
海砂磨损和化学浸泡等极端条件下表现出良好的机 制备了米状结构的纳米 TiO 2 ，经硅烷化处理后形成
械和化学稳定性。这些良好的性能使该涂层具备了 一个坚固的双疏涂层。水和十六烷表面接触角分别
明确的应用前景。 为 166.0°和 138.5°。为了分析涂层样品的机械稳定
除了在原有聚合物基材上进行压印处理外，还可 性，使用纳米压痕装置在涂层样品的 5 个不同位置
以通过模板法制备具有规则微结构的聚合物基材 [52] ， 进行压痕研究，结果表明，该涂层具有良好的机械
再进一步构建机械稳定的双疏表面。WU 等 [53] 以 稳定性，与玻璃表面的黏附性强，显示出实际应用
SiO 2 为模板，通过联合单向摩擦和加热辅助组装技 的潜力。
术制备具有六边形三角形凸起或六边形矩形微柱的 机械稳定的双疏表面具有更加复杂的形貌，在
聚合物薄膜，经过化学气相沉积对该薄膜氟化，最 制备过程中常常需要综合多种方法对基材进行处
终得到机械稳定的双疏表面。水接触角>150°，油接 理。WANG 等 [56] 先通过电火花加工预处理铝基材获
触角>140°。聚合物薄膜上微柱形状取决于 SiO 2 粒 得微坑结构，再利用电沉积法在该表面沉积纳米锌，
子的直径。在砂磨和划痕实验后，聚合物表面仍保 然后使用氟硅烷化的 TiO 2 降低表面能，最终得到机
持双疏性。QING 等 [54] 以背胶砂纸为模板，将被氟 械稳定的双疏表面。水滴接触角为 169.8°±3.0°，油
化的 TiO 2 /硅烷喷涂到砂纸上，制备出机械稳定的超 滴接触角为 154.5°±8.3°。砂纸摩擦实验显示，该表
