Page 50 - 《精细化工》2021年第11期
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·2196· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
面经过长距离磨损后仍能保持较大的接触角。XIA 加较大的力后仍然具有足够的耐久性，制备的铝表
等 [57] 报道了一种在 Q235 钢表面通过化学沉积和溶 面具有良好的机械稳定性，并在长期贮存后保持稳
胶-凝胶法制备 CuO/TiO 2 机械稳定的表面新方法。 定。CHEN 等 [59] 通过化学腐蚀、阳极氧化、扩孔剂
经 1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷改性后， 对铝表面进行处理，再进行氟硅烷改性，制备了一
CuO/TiO 2 涂层的水、甘油、食用油接触角均>150°， 种稳定耐用的层状微-纳米结构超双疏铝表面（图
相应的滑动角均<10°。此外，所制备的超双疏表面 12）。该表面即使对表面张力很低的液体也表现出
在 2.2 kPa 压力下可承受 500 次、400 cm 的磨损距 超强的排斥性。对孔结构和孔隙率的控制可使表面
离而不丧失超双疏性。 具有拒油能力。在适当的孔扩张时间下，纳米孔会
此外，BARTHWAL 等 [58] 通过化学刻蚀和阳极 破裂并过度腐蚀，最终形成垂直于孔口平面的纳米
氧化相结合，在铝板表面形成了具有微米和纳米尺 线阵列。多层微台阶/纳米线阵列结构经氟硅烷改性
寸的双重几何结构，制备了具有机械稳定的超双疏 后，实现了超双疏性。值得一提的是，在用锋利刀
表面。用透明胶带和硬度实验分别对超双疏表面的 片进行密集刮擦、180°多次弯曲、胶带反复剥离以
附着性能和机械耐久性进行了评价，结果表明，由 及在 4.9 N 力下进行往复磨损处理后，最终表面仍
于基材表面形成了垂直于表面的纳米孔，在外界施 保持超双疏性。
MS 为微米级阶梯结构；H-NP 为二级纳米孔洞结构；H-NW 为二级纳米线结构
图 12 超双疏铝表面制备工艺示意图 [59]
Fig. 12 Schematic preparation process of the superamphiphobic aluminum surfaces [59]
综上所述，基材表面规整凹凸结构和高比表面 特殊表面基材制备机械稳定的双疏表面的多种方
积的特殊结构与双疏基团相结合是制备耐磨双疏表 法，揭示了不同方法制备的双疏表面的机械稳定
面常用思路之一。具有规整凹凸结构的基材需要其 原理。
他尺寸更小结构的配合以增加表面粗糙度。同时， 经过多年研究，人们开始意识到，将双疏和机
基材表面的规整凹凸结构有利于纳米尺寸材料以及 械稳定分别考虑再进行整合的思路是构建机械稳定
双疏官能团的附着，并在使用过程中对纳米尺寸材 双疏表面的有效方式。在这一背景下，将基材微结
料和双疏官能团进行保护，以提高材料的机械稳定 构和低表面能物质相结合，逐渐成为制备机械稳定
性。目前，基材的处理往往需要使用复杂的制备工 疏液材料的便捷之路。目前，更多的研究集中在基
艺或特殊的设备，这在一定程度上阻碍了机械稳定 材表面有序结构的构建、低表面能物质的引入和分
的双疏表面的推广应用。制备过程中使用的一些化 布以及多样化的物理和化学方法的应用上。目前，
学品对环境存在威胁，需要寻找环境友好的替代物。 该领域研究仍存在如下突出问题：
同时，双疏表面使用环境复杂，面临酸碱腐蚀、高 （1）材料制备报道较多，原理研究相对缺乏。
温暴晒、风沙侵蚀等不利因素。因此，尝试更丰富 （2）基材微结构和粗糙层纳米结构之间的关系
的特殊形貌基材以提高性能，改进制备工艺以降低 鲜见报道。
成本，使用更符合环境友好标准的化学品，都将是 （3）基材研究范围较窄，与疏液材料实际应用
未来发展的重点。 的要求尚有较大差距。
（4）制备工艺复杂，成本高，规模化制备困难。
3 结语与展望
鉴于此，笔者认为，未来的研究应重点关注以
本文对利用特殊形貌基材构建机械稳定的双疏 下方向：
表面的研究进行了综述，阐述了基材表面形貌对双 （1）结合现有理论与表征手段，建立基材规整
疏表面疏液性能和机械稳定性的影响，概括了基于 微结构-表面粗糙度-疏液以及机械稳定性关系的理
