采用英國(guó)軍工應(yīng)用材料為基材，通過(guò)工藝改良開發(fā)符合客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，保證產(chǎn)品在技術(shù)及品質(zhì)的市場(chǎng)領(lǐng)先性。

超疏水技術(shù)

    近年來(lái)，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高以及環(huán)保節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，具有自清潔功能的表面得到了迅速發(fā)展。自清潔表面指表面的污染物或灰塵能在重力或雨水、風(fēng)力等外力作用下自動(dòng)脫落或被降解的一種表面，基于超疏水原理的自清潔表面主要是指接觸角CA150°、滾動(dòng)角SA＜10°的類荷葉表面。

    自清潔表面由于其獨(dú)特的性能，在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用非常廣泛。基于超疏水原理的自清潔表面由于其獨(dú)特的表面微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的超疏水性能，使雨水、冰雪等難以在其表面附著，因而在建筑玻璃、汽車和飛機(jī)擋風(fēng)玻璃、衛(wèi)星天線、高壓電線，甚至機(jī)車和飛機(jī)涂裝等方面具有重要應(yīng)用前景。如果建筑物的外墻、露天的廣告牌等表面像荷葉一樣，就可以保持清潔。船只等在水面航行時(shí)需要消耗很多的能源來(lái)克服行進(jìn)中的摩擦阻力，對(duì)于水下航行體如潛艇等甚至可達(dá)到80%；而對(duì)于運(yùn)輸管道如輸油（水）管道，其能量幾乎全部被用來(lái)克服流固表面的摩擦阻力。隨著微機(jī)電的發(fā)展, 機(jī)構(gòu)尺度越來(lái)越小，固液界面中的摩擦力相對(duì)越來(lái)越大,如微通道流等摩擦阻力問(wèn)題已成為相關(guān)器件發(fā)展的一個(gè)重要的制約因素。因此盡量減少表面摩擦阻力是提高航速和節(jié)約能源的主要途徑。近年來(lái)利用超疏水表面減阻的研究越來(lái)越受研究者的重視。如利用超疏水硅表面進(jìn)行減阻研究中發(fā)現(xiàn)，減阻可達(dá)30%-40%。利用改性硅橡膠和聚氨酯樹脂為主，添加低表面能無(wú)機(jī)填料或有機(jī)填料，在制成的雙組分涂料的疏水表面減阻的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在相對(duì)較低的流速時(shí)，其最大表面減阻可達(dá)30%，但隨著流速的增加這種減阻效果下降，原因歸于表面粗糙度的影響。目前，有關(guān)這方面的研究有待進(jìn)一步深入。 

超疏水自清潔表面研究進(jìn)展

1.超疏水表面自清潔原理 

    超疏水表面的自清潔原理是基于“荷葉效應(yīng)”。20 世紀(jì)90 年代，德國(guó)植物學(xué)家波恩大學(xué)Barthlott等[1－2]揭示了荷葉表面的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)荷葉的“自潔性”源于其表面的微納結(jié)構(gòu)，荷葉表面具有微米級(jí)的乳突，乳突上有納米級(jí)的蠟晶物質(zhì)，這種微-納米級(jí)的粗糙結(jié)構(gòu)可以大幅度提高水滴在其上的接觸角，導(dǎo)致水滴極易滾落。水滴在超疏水表面上的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的物理現(xiàn)象，在自清潔過(guò)程中起到了一個(gè)至關(guān)重要的作用：水滴在表面滾動(dòng)時(shí)會(huì)帶走表面的污染物或灰塵，從而達(dá)到自清潔的效果。 

2.常見超疏水表面制備現(xiàn)狀 

    人工制備超疏水表面雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展特別迅速，有效的制備方法也越來(lái)越多，主要有模板法、靜電紡絲法、相分離與自組裝法、溶膠-凝膠法、刻蝕法、水熱法、化學(xué)沉積與電沉積法、納米二氧化硅法、腐蝕法等。目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面超疏水涂層表面、超疏水金屬表面及超疏水織物等方面。

3. 超疏水表面研究存在的問(wèn)題 

    超疏水表面由于其獨(dú)特的表面性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前制備超疏水表面的方法雖然很多，但仍需開發(fā)能夠經(jīng)濟(jì)、大面積制備具有持久、穩(wěn)定超疏水性能表面的方法。現(xiàn)在該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在以下幾個(gè)方面。

（1）開發(fā)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的制備方法

    現(xiàn)有的大多數(shù)制備超疏水表面的方法或難以適用于大面積制備，或涉及較昂貴的低表面能物質(zhì)如含氟硅氧烷，或涉及特定的有機(jī)溶劑。為了擴(kuò)大超疏水表面的應(yīng)用范圍，必須開發(fā)出簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的制備方法。如可將模板法和現(xiàn)有的工業(yè)上生產(chǎn)一般塑料薄膜的流延技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)適于工業(yè)化量產(chǎn)超疏水薄膜的創(chuàng)新技術(shù)。

（2）提高超疏水表面的強(qiáng)度和持久性     

    超疏水表面的自清潔原理不像TiO2 超親水表面由光催化降解和超親水性共同決定，而是由單純的超疏水物理特性決定的。因此，在長(zhǎng)時(shí)間的戶外使用過(guò)程中，許多超疏水性表面對(duì)水的接觸角會(huì)隨戶外使用時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，疏水性和自潔性降低。這主要是由于空氣中的灰塵、有機(jī)污染物等在固體表面吸附聚集引起的。為了提高超疏水自清潔表面的持久性，Nakajima 等和Yamauchi 等發(fā)現(xiàn)，將少量的TiO2 粉體添加到超疏水性透明涂層中，能夠賦予涂層自清潔性能，并能夠使涂層在長(zhǎng)時(shí)間的戶外使用過(guò)程中保持超疏水性。

（3）開發(fā)超雙疏表面

    超疏水表面一般都親油，在油性環(huán)境或長(zhǎng)期使用中，油會(huì)在表面富集從而影響表面微結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響自清潔性能。為了提高超疏水表面的抗油性能，除了上面提到的引入TiO2 納米粒子外，還可以開發(fā)超雙疏表面。超雙疏表面是指與水和油的接觸角都超雙疏表面是指與水和油的接觸角都大于150°的表面。

超疏水自清潔表面產(chǎn)業(yè)化狀況

    超疏水表面由于其廣泛的應(yīng)用前景，近年來(lái)也已成為材料研究的熱點(diǎn)。目前超疏水表面的工業(yè)化產(chǎn)品大多是超疏水涂層，如德國(guó)的STO 公司應(yīng)用荷葉效應(yīng)原理開發(fā)了有機(jī)硅荷葉效應(yīng)乳膠漆，表面接觸角高達(dá)142°，表現(xiàn)出了優(yōu)異的自清潔能力。北京首創(chuàng)納米科技有限公司成功研發(fā)出了系列“納米防護(hù)液”，該產(chǎn)品是含有特殊納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)的水性液體，涂覆在紡織品、玻璃和石材等基材表面，能自組裝成具有荷葉表面結(jié)構(gòu)的涂層，賦予表面防水、 防油和防污的自潔效果。上海滬正納米科技有限公司開發(fā)出了無(wú)色透明玻璃自清潔涂層，產(chǎn)品經(jīng)刷涂或噴涂到各種金屬、玻璃、大理石、瓷磚、塑料、紡織品、木制品等表面，數(shù)秒鐘內(nèi)就可形成堅(jiān)固耐用的納米保護(hù)層，該涂層模仿荷葉超疏水的自潔功能，水在其上有如落在荷葉上迅速滑落，使涂層表面保持清潔。在超疏水織物方面，基于超疏水原理的納米自清潔技術(shù)已基本成熟。美國(guó)NANOTEX 公司運(yùn)用納米技術(shù)開發(fā)的Nano-care 功能性面料是一種具有自清潔功能的面料，它與傳統(tǒng)的防護(hù)涂層織物相比，耐久性更加好，織物保持了柔軟的手感和良好的透氣性；瑞士Schoeller Textil AG 公司則推出了新一代的Nano-Sphere 涂層技術(shù)，該Nano-Sphere 涂層在織物表面形成一層極細(xì)的納米微粒結(jié)構(gòu)，改變水或者其它污物（油、番茄醬、咖啡、紅酒、蜂蜜等）和織物表面的接觸面積，使水或者污物會(huì)從涂層表面滑落，從而達(dá)到防水防污的效果。若有殘留污物只需要少量水就可以沖洗干凈（可以低溫水洗），并且經(jīng)過(guò)多次水洗之后，依然有效；另外，德國(guó)BASF 公司也成功將仿荷葉效應(yīng)-Mincor? TX TT 技術(shù)運(yùn)用到紡織品上，于2006 年成功開發(fā)出了超疏水自清潔聚酯雨篷，進(jìn)一步擴(kuò)大了超疏水自清潔紡織品的應(yīng)用范圍。在超疏水薄膜和超疏水金屬表面方面，雖然許多制備方法已經(jīng)具備了量產(chǎn)的可能，但尚未見有商業(yè)化的公開報(bào)道。

    超疏水自清潔涂層雖已有工業(yè)化應(yīng)用，但是超疏水性能的穩(wěn)定性和持久性還有待提高，特別是耐水壓沖擊性能還有待研究，以防止經(jīng)暴雨沖刷后破壞表面結(jié)構(gòu)（如將微塵嵌入微納坑內(nèi)），降低超疏水性能。另外，現(xiàn)有的超疏水涂層功能比較單一，如果能在其中摻雜其它功能性粒子，則可大大擴(kuò)大超疏水涂層的應(yīng)用范圍。超疏水自清潔薄膜雖已具備量產(chǎn)技術(shù)，但所制表面的均勻性較難控制。在現(xiàn)有的超疏水薄膜制備方法中最容易控制表面均勻性的是模板法，但現(xiàn)在用的模板大多是經(jīng)荷葉翻模制得的軟模板，耐久度不夠，不易多次重復(fù)使用，面積上更是與大規(guī)模制備要求差距甚遠(yuǎn)。如能制得與軟模版類似的硬金屬模版特別是輥狀模版，則可以采用當(dāng)前塑料薄膜制備的主流技術(shù)——流延技術(shù)大面積制備超疏水薄膜，為工業(yè)化量產(chǎn)提供一條簡(jiǎn)單有效的路線。