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超疏水聚合物表面的光控黏附性研究
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超疏水纤维素纳米材料的制备和性质的研究.pdf115页
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浙江大学理学院
硕士学位论文
超疏水纤维素纳米材料的制备和性质研究
姓名:李素静
申请学位级别:硕士
指导教师:黄建国
超疏水纤维素纳米材料的制备和性质研究
受到自然界中多种超疏水现象的启发,特别是德国生物学家对荷
叶微观结构的研究,引发了研究人员对于超疏水表面的构筑、制备和性质研究
的极大兴趣。超疏水表面以其优异的自清洁能力在基础研究和实际工业领域都
有着广泛的应用。
本文以天然纤维素纤维体系作为基底物质,通过表面溶胶琥胶法和自组装
法的结合制备了具有显著超疏水性的纤维素纳米材料,并通过外界条件的调控
实现了纤维素材料超疏水一超亲水性质的可逆转换。主要研究内容和结论如下:
.对自然界中超疏水现象的研究和进展进行了综述,并对于在此基础上构筑超
疏水表面的影响因素及制备方法进行了探讨,对于外界条件的调控引发的表
面超疏水一超亲水性质的可逆转换进行了归纳总结。
.用一种简单易行,方便操作的方法制备了超疏水纤维素纳米材料。我们已经
在天然纤维素纤维滤纸和脱脂棉的表面用表面溶胶一凝胶法沉积了纳米
层次的膜,此纳米膜为其他客体分子进入滤纸体系提供了一个独
特和理想的平台,有利于不同纳米结构的功能化。因此,利用纳米层次的
膜的平台作用,在纳米膜的基础上自组装含长链烷基的硅烷单层
膜,制备的纤维素材料不仅具有显著超疏水性,还具有优异的自清洁能力和
良好的化学稳定性。沉积的纳米膜和硅烷膜对于纤维素纤维的微观形
貌和内部结构并没有什么影响,其宏观的物理性质如柔韧性和机械性能也得
以很好的维持。对其自清洁能力用活性炭进行了测试。把制备的滤纸样品浸
泡在具有不同值的溶液中小时
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专利名称一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法
技术领域本发明涉及一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，油水混合溶液在外置蠕动泵的驱动下，进入表面有微结构的破乳区域，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离，主要应用于变压器油、发电厂透平油、海上原油泄漏事故处理、油田落地油、海上钻井平台浮油、钢铁厂平流油、炼油厂大量含油废水等相关领域。
背景技术随着人类社会的不断发展和进步，人们逐渐认识到保护自然环境已迫不及待。显然，海洋环境的保护又是首当其冲的，通过对造成海洋环境污染的污染源的分析可以发现，作业于海上的各种船舶不同的排泄物是造成海洋污染的重要因素之一。机舱油污水的排放已经成为世界海事组织和各缔约国政府权力机构关注的焦点问题。这一点从最新版本的MARP0L73/78国际防污公约中对船舶的污油水排放的苛刻条件和标准足以看出。如何使航行不定的船舶排放机舱污油水能够符合国际防污公约所要求的标准，这就给我们的船舶管理公司和修、造船厂提出了客观要求，船舶必须配备符合规范要求和排放标准的油污水处理装置。各船级社检验部门和港口国安检部门不间断的跟踪检查，是确保设备安全运行和船员的正确操作的重要手段。电厂系统中的危害闭式水和凝结水中水中存在的油会给系统带来严重危害，油附着在管壁上会受热分解生成导热率很低的附着物，严重影响管壁传热造成管壁金属变形危机管体安全。回用于锅炉水时，使锅炉水形成泡沫且极易生成水中漂浮的水渣，促使蒸汽品质的恶化。餐饮业中的危害餐饮业含油污水是指饮食行业在作业过程中所排入下水管道的污水，其特点是含油脂较高，特别是中国人的饮食结构使得污水中的油脂和总悬浮颗粒含量特别高，其中油脂含量在7600mg/L左右，总悬浮颗粒在5000mg/L左右。它有二大危害，第一大量的油脂和残渣极易粘附在下水管道壁上，日积月累使得管道实际流通面积越来越小，最后形成堵塞，据报道苏州城区每天就有上百处因油脂造成的管道堵塞而需疏通，其经济损失达到几十万元。第二 大量的油脂通过管网最后进入污水处理厂，使得对油脂十分敏感的生物菌大量变坏、死亡，造成出水水质明显下降并对排放水体造成污染。油水分离的方法较多，有物理分离法、化学分离法、电浮分离法等。物理分离法是利用油水的密度差或过滤吸附等物理现象使油水分离的方法，主要特点是不改变油的化学性质而将油水分离，主要包括重力分离法、过滤分离法、聚结分离法、气浮分离法、吸附分离法、超滤膜分离法及反渗透分离法等。化学分离法是向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂，其中絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀，而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮，从而达到油水分离的一种方法。电浮分离法是把含油污水引进装有电极的舱柜中，利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离，从而实现油水分离的方法，实际上是一种物理化学分离方法。此外，乳化油可用活性污泥法(生物化学法)分离。重力分离法的优点结构简单、操作方便；重力分离法如按其作用方式的不同，还可分为机械分离，静置分离和离心分离3种(I)机械分离法让含油污水流过斜板、波纹板细管和滤器等，使之产生涡流、转折和碰撞，以促使微小油粒聚集成较大的油粒，再经密度差的作用而上浮，从而达到分离的目的。(2)静置分离法将含油污水贮存在舱柜内，在单纯的重力作用下，经过沉淀使油液自然上浮以达到分离的目的。这种方法需要较长的时间和较大的装置，同时也难以连续使用。离心分离法利用高速旋转运动产生的离心力，使油、水在离心力和密度差的作用下实现分离，它的特点是油污水在分离器中的停留时间很短，所以分离器体积较小。离心分离法，可采用水旋分离法，即分离器本体固定不动，而使污水沿切线方向流人分离体内，造成旋转运动。也可采用器旋分离法，即分离器本体高速旋转，并带动体内污水一起高速旋转。综上所述，含油废水的处理方法虽然较多，但各种方法都有其局限性。在实际应用中通常是几种方法联合分级使用，使出水水质达到回用和排放标准。
本发明的目的是提供了一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，油水混合溶液在外置蠕动泵的驱动下，进入表面有微结构的破乳区域，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离。微流控芯片由刻有微米级别的微结构和微通道的芯片和粘性薄膜封合而成，微结构和微通道通过微加工技术制备。为实现上述目的，本发明采用以下的操作步骤(I)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括进样孔、分离主通道和分离分通道。(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成油水分离的微流控芯片。(4)将油水混合溶液从样品池加入，施加一定电场，使油水混合溶液进行破乳。(5)溶液迅速破乳后，利用亲水和亲油界面的同性相吸原理，完成油水的分离。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片的芯片基材可以是PMMA, PC、PVC、C0C、铜、铝、不锈钢、硅片、玻璃圆片，也可是市售的各类普通⑶光盘。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片和粘性薄膜的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片是由两层芯片组成，各层芯片之间用粘性薄膜贴合，粘性薄膜可以是双层力致粘性薄膜，也可是普通双面胶薄膜。
本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片上的样品溶液的驱动依靠油水溶液储液罐与进样孔之间的液差所产生的重力。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片的油水破乳是依靠微通道两侧之间形成的电场来完成的。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片的微通道两侧的表面分别进行了亲水和亲油的表面修饰。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片进行微通道表面修饰的亲水剂是是聚山梨酯(吐温Tween)-20、_40、60、80、失水山梨醇单月桂酸酯(司盘Span) -20、40、60、80、聚氧乙烯月桂醇醚(卖泽Myr j) -45、52、30、35、乳化剂OP (壬烷基酚聚氧乙烯醚缩合物)、乳百灵A (聚氧乙烯脂肪醇醚)、西士马哥-1000 (聚氧乙烯与鲸蜡醇加成物)、普流罗尼(聚氧乙烯聚丙二醇缩合物)、单油酸甘油酯及单硬脂酸甘油酯等，也可以是软皂(钾肥皂)、硬皂(钠肥皂)、单硬脂酸铝、硬脂酸钙、油酸三乙醇胺、月桂醇硫酸钠、鲸硬醇硫酸钠、硫酸化蓖麻油、丁二酸二辛酯磺酸钠。本发明中，电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片进行微通道表面修饰的亲油剂是氟硅烷试剂，也可以是聚四氟乙烯溶液。本发明提出的一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，操作简单、实现了油水混合溶液的快速破乳和迅速分离，降低了试剂与样品的用量，简化了分离过程，具有便携、经济、快速、高效的特点，在油水分离的相关领域中具有良好的应用前景。
图1.电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片的结构示意图。a.样品区域，b.电场破乳区域，c.亲水/疏水区域，d.油水分离区域电场负极，e.溶液往复流动区域。
具体实施方案实施例1用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、加压封合，制成油水分离的微流控芯片。将油水溶液储液罐与进样注入孔相连，利用液差加入待分离的油水混合溶液，施加电场，油水混合溶液在分离主通道迅速破乳，水组分向亲水界面移动，油组分向亲油界面移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离。实施例2用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的两层芯片的微结构和微通道图形。利用数控CNC系统加工制备两层圆片状聚碳酸酯(PC)芯片的微结构和微通道，分别用自来水、蒸馏水清洗各层芯片，并用乙醇擦拭芯片表面残留的指纹、油溃等污溃。在双面胶薄膜上，用刻字机加工制备所需的微结构和微通道。将两层芯片小心对齐、粘合、力口压封合，制成油水分离的微流控芯片。将油水溶液储液罐与进样注入孔相连，利用液差加入待分离的油水混合溶液，施加电场，油水混合溶液在分离主通道迅速破乳，水组分向亲水界面移动，油组分向亲油界面移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离。
1.一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，油水混合溶液在外置蠕动泵的驱动下，进入表面有微结构的破乳区域，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离。
2.按权利要求1所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，其制作步骤如下
(1)用计算机辅助设计软件设计和绘制微流控芯片中各层芯片的微结构和微通道图形。
(2)通过微加工技术在各层微流控芯片基材表面和粘性薄膜上加工所需的微结构和微通道，包括进样孔、分离主通道和分离分通道。
(3)利用双层粘性薄膜，将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成油水分离的微流控芯片。
(4)将油水混合溶液从样品池加入，施加一定电场,使油水混合溶液进行破乳。
(5)溶液迅速破乳后，利用亲水和亲油界面的同性相吸原理，完成油水的分离。
3.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片的核心功能器件是微流控芯片，此芯片以液差产生的重力作为油水混合溶液流动的驱动力，可以批量生产、多次利用、灵活设计与组装。
4.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片上的微结构和微通道是通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀、软刻蚀技术的微加工方法在芯片基材表面制备，尺寸在微米级别。
5.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片是由两层芯片叠加而成，构成三维立体的微结构和微通道网络。
6.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片可以在一块芯片上制作多组微结构和微通道，构成多组油水分离单元，可同时分离多组油水混合溶液，提高了单位时间的平行油水分离能力。
7.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片通过施加一定的电场完成分离主通道中油水混合溶液的破乳。
8.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片对分离主通道的两侧进行了亲水和亲油修饰处理，利用同性相吸的原理，进行油水分离。
9.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片适合油包水混合溶液和水包油混合溶液的油水分离。
10.按权利要求1或2所述的电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，其特征在于，这种油水分离芯片具有便携、经济、快速、高效、平行分离能力高、样品交叉 污染几率小，在油水分离所涉及的众多相关领域具有广泛的应用前景。
本发明涉及一种电场/界面协同作用下油水破乳分离的微流控芯片及其制备方法，该微流控芯片表面有微结构和微通道，在微通道的左右两侧分别进行亲水和亲油修饰，油水混合溶液在外置蠕动泵的驱动下，进入表面有微结构的破乳区域，在电场的作用下，油水混合溶液发生破乳，水往亲水侧移动，油往亲油侧移动，没有完成分离的油水混合物循环至最初的进样区域，再次进行破乳分离，最后实现油水分离，主要应用于变压器油、发电厂透平油、海上原油泄漏事故处理、油田落地油、海上钻井平台浮油、钢铁厂平流油、炼油厂大量含油废水等相关领域。该微流控芯片实现了油水混合溶液的快速破乳与迅速分离，具有便携、经济、快速、高效的特点，为油水分离领域提供了一种全新的分析技术。
文档编号C02F1/40GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
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表面活性剂亲油基的长度与自身的表面活性有什么关系呢
文献中说同系物表活剂的cmc随亲油基链长的增加而减少，那就是可以理解为疏水链增长，降低液体表面张力的能力增强了。。。为什么呢？:tiger09:
它的解释是：采用饱和吸附时吸附分子采取基本直立和亲油基间相互作用加强来解释。大神能否详细解释一下，亲油基是怎么相互加强作用的:tiger11:
从分子的角度来解释，拜托了:tiger13:
还是很感谢你能给我这么详细的回答！:tiger28:
但是还是没有解释清楚”为什么长的疏水链的疏水性更大”。
大神能否从分子之间的相互作用帮帮我解释一下。比如说长的疏水链的表活剂的分子通过那些相互作用（可能是范德瓦尔斯力，可能是疏水链的吸引力等等，但是我不清楚）来使得他们的疏水性比短链的强。
就是说“为什么疏水链（碳氢链、碳氟链等）长的疏水性大”是吧~~
感觉这个问题很郁闷啊~只考虑直链烷基的话有如下一些情况：
第一，疏水性大小与链长：比如1 mol C8表面活性剂中有8个CH3&CH2，而1 mol C12表面活性剂则有12个CH3&C2，在每个CH3/CH2疏水能力相近的情况下，C12疏水性更大；可以参考为甲醇/乙醇、丙醇、丁醇直到十二醇的水溶性变化趋势~~
第二，疏水性来源：这个很复杂，先要考虑”溶质加入后，整个溶液的自由能变“变化趋势，要是自由能变为正，则溶质溶解过程自发，反之则不自发，表现出来就是溶质不溶于溶剂；溶质加入后，发生了两个事件”形成新的氢键、破坏了水的有序结构“，前者促进溶解过程，后者阻碍溶解过程；然后疏水链（碳氢链、碳氟链等）后一个作用显著，故而显示出疏水性；
第三，疏水性来源：这个更麻烦~~假设溶质溶解在溶剂中，由于产生了新的氢键，溶质本身的能量一定是降低的~但水的有序结构破坏又使溶液整体能量水平升高，当后者更显著时，溶液就会倾向于恢复到未加溶质的低能量状态，把溶质&挤出&溶剂；这样就会有”分相“”沉淀“等现象，表面活性剂胶束形成也有类似的因素；但是这个过程是什么力驱动的，我还不是很清楚~因为从上述叙述上讲，溶解与否主要看溶质-水分子间的相互作用，尤其是在表面活性剂体系这种低浓度体系，因此疏水相互作用不是主导~~
疏水性大概就是这样子~
北京学而思教育科技有限公司 地址：北京市海淀区北三环甲18号中鼎大厦A座1层102室 电话：010-超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋
一盆水泼向一块金属板，水珠像钢珠一样滚落，金属板仍然干爽；一只船桨浸入水缸，拿出来竟然未带出一滴水珠，就像是从没放进去过一样；一杯水倒在一块经过特殊处理的玻璃板上，水紧紧靠在中央“不越雷池半步”，即使用手搅出来一两滴也立即跑回去……
这些违背我们肉眼“常识”的现象，就是“超疏水材料”捣的鬼。这种通过改变材料的表面自由能和表面粗糙度获得的新型材料，灵感来自于自然界中的荷叶。由于其防水、防腐蚀、抗菌的特殊效果，如今已经成为国际热门的研究领域，可以在环保、工业、医疗等各种你想象不到的领域大展身手。
一、超疏水简介
超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。
超疏水技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展，给超疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。
超疏水材料的研究以诗句“出淤泥而不染，灌清涟而不妖”为契机，以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象，荷花表面覆盖的天然超疏水薄膜，使得水滴聚集成股，顺势流下，冲刷着荷叶表面的淤泥，营造了出淤泥而不染的状态。因此荷叶在雨后会变得一尘不染，这种现象在生活中很常见，我们称之为“荷叶效应”。
二、超疏水现象
荷叶效应--超疏水性原理
为什么“粗糙”表面能产生超疏水性呢?对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。
由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“自清洁”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”。而一般疏水表面的接触角仅大于90度。
三、自然界中的超疏水现象
1999年，Barthlott和Neihuis认为：自清洁的特征是由于粗糙表面上的微米结构的乳突以及表面蜡状物的存在共通引起的；乳突的平均直径为5~9um。
荷叶表面的微/纳米复合结构
2002年，江雷等提出微米结构下面还存在纳米结构，二者相结合的阶层结构才是引起表面超疏水的根本原因。
单个乳突由平均直径为120nm结构分支组成。
超疏水各向异性的水稻叶子
水稻叶表面存在滚动的各向异性，水滴更容易沿着平行叶边缘的方向流动。
超疏水的蝉翼表面
蝉翼表面由规则排列的纳米柱状结构组成，纳米柱的直径大约在80nm，纳米柱的间距大约在180nm，规则排列纳米突起所构建的粗糙度使其表面稳定吸附了一层空气膜，诱导了其超疏水的性质，从而确保了自清洁功能。
超疏水的水黾腿
水黾，通过其腿部独特的微纳米复合阶层结构实现超疏水和高表面张力。
四、超疏水性的两个仿生原理
莲花效应：“出淤泥而不染”是莲叶表面的一种特性，它不但拥有超疏水的性质，还同时具备自洁的功能，这一切都源自于莲叶表面的维纳双尺度结构。科学及根据这种特性来制造纳米超疏水仿生材料。
物体的表面不存在绝对的光滑，水滴会在表面铺张开来浸润表面。
莲叶表面有着很多纳米级的小触角，这些触角之间的间隙小刀甚至不能容纳水滴，进而形成液体、气体、固体的混合形式，“撑”起了水滴。
事实上莲叶表面还有一层生物蜡，同样起到疏水的作用，独特的表面微纳结构和生物蜡共同造就了莲叶的超疏水性。
猪笼草效应：猪笼草依靠独特的方式“捕捉”昆虫。猪笼草会分泌一种香甜的粘液，而其实这种液体非常湿滑，昆虫一不小心就会滑到“瓶底”，最后被消化。
莲叶和猪笼草的超疏水特性给这种仿生材料带来两种制备方法：通过改变物体表面来达到超疏水的效果，或是通过增加一层超疏水涂层来获得超疏水特性。
五、超疏水表面
超疏水表面的种类
黏附力响应性超疏水表面：可用于微流体开关、液滴输送和传感器等方面
耐腐蚀超疏水表面：在工业上有着重要应用，尤其是用于金属防护
超亲油和超疏油表面：在油水分离方面有着很好的应用前景
透明超疏水涂层：可作为飞机、汽车等挡风玻璃、眼镜片、墙体玻璃等表面涂层
超疏水表面的制备方法
等离子刻蚀法、模板法、电化学方法、溶胶-凝胶法、熔化-固化法、腐蚀法、相分离法、化学气相沉积法、溶剂-非溶剂成膜、其他方法。
六、超疏水材料的应用
在建筑防污耐水等领域内的应用
如用于室外天线、光电转换器及太阳能帆板上可以防止雨雪的粘附;在船舶提高浮力方面的应用，利用新型超疏水材料制成的超级浮力材料，可以使船表面具有超疏水性，并因此在其表面形成具体版的“空气垫”;
在管道运输方面的应用
如用于石油管道的输送，药物输液器;
在织物及过滤材料方面的应用
超疏水织物可被用作防雨/雪服、军用作战服以及帐篷;
在微流体控制方面的应用
用于微量注射器针尖，可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染;
在电池和燃料电池方面的应用
如采用经超疏水涂屡修饰的硅材料作为电池的两个电极，从而有效的将液体电解质从活性电极材料上分离而阻止了电极反应的发生，这样延长了电池的保质期。
船只等在水面航行时需要消耗很多的能源来克服行进中的摩擦阻力，对于水下航行体如潜艇等甚至可达到80%;而对于运输管道如输油(水)管道，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。随着微机电的发展，机构尺度越来越小，固液界面中的摩擦力相对越来越大，如微通道流等摩擦阻力问题已成为相关器件发展的一个重要的制约因素。因此尽量减少表面摩擦阻力是提高航速和节约能源的主要途径。近年来利用超疏水表面减阻的研究越来越受研究者的重视。如利用超疏水硅表面进行减阻研究中发现，减阻可达30%-40%。利用改性硅橡胶和聚氨酯树脂为主，添加低表面能无机填料或有机填料，在制成的双组分涂料的疏水表面减阻的实验中发现，在相对较低的流速时，其最大表面减阻可达30%，但随着流速的增加这种减阻效果下降，原因归于表面粗糙度的影响。目前，有关这方面的研究有待进一步深入。
七、超疏水材料的产业链
上游：聚酰亚胺、聚异丙基丙烯酞胺、含氟聚合物等
中游：超疏水材料
下游：石油管道、建筑房屋、电池、超疏水织物、微量注射器等
八、超疏水材料的专利分析
九、超疏水材料市场分析
①优势分析
我国目前材料消费市场以新型环保为消费理念;其次，超疏水材料可以分别应用于日常生活领域、医药卫生领域、工农业生产领域及国防事业领域，其涉及面广泛，可以更加优越的采取“多品牌”策略，以各种不同的产品敲开不同的市场之门，缓解竞争压力。宣传推广的优势。
②弱势分析
超疏水材料技术，对其深入了解的人群仅限于研究人员及知识分子，并不为大多数人所知晓，因此，推广难度大。
目前，大多数制备方法还存在实验条件苛刻、步骤繁琐、成本高等问题，现已投入市场的超疏水材料也存在如表面微细结构强度低、易老化、易磨损、易污染、使用寿命短等缺点。
③机会分析
国家政策的支持:从我国国情和科技、产业基础出发，现阶段选择节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车七个产业，在重点领域集中力量，加快推进;科学技术发展迅猛国家提倡强化科技创新，提升产业核心竞争力，因而给超疏水材料的发展营造良好的国内发展环境；国家支持发展小微企业及新兴企业，同时，加大财税金融等政策扶持力度，引导和鼓励社会资金投入。
④威胁分析
超疏水材料的研究成本偏高;其次，在投入生产时就需要有资金实力强的大厂商，出现进入门槛高的现象;最后，为实现超疏水材料的质量、性能等方面的优良，就需要具有相关专业知识和理论基础的技术人员，这也加大了其成本费用。
打破高价格障碍是超疏水材料进入市场的关键，价格的挑战促使超疏水材料研究者致力于开发低成本的新型材料，以推动其产品的市场化进程。
超疏水材料在保持其高价格的同时也要看到其优良的性能和使用寿命带来的经济效益。与此同时，要努力改进加工技术，扩大生产规模，走商品化的生产化道路，只有在生产规模达到一定水平后，超疏水材料才能达到企业所接受的水平。
由于材料市场的可替代品多，且价格的层次不齐，产品收篇会大打折扣。
⑤前景分析
首先，依赖简单经济，环保友好的制备方法，顺应“绿色环保科技”的发展理念，率先给民众树立良好的产品形象，潜移默化地赢得顾客青睐。
其次，从实际应用的角度出发，制作的产品贴合群众生活，从日常生活领域拓展产品的深入步伐，其拓展领域之大可想而知。
最终，在工农业等领域逐渐打开市场，进行市场的全方位经营。总之，超疏水材料的优良性能是其深入市场的利剑，只要把握好其对象。定会迅速抢占市场先机。
十、超疏水材料的研究前沿
疏水疏油的超双疏表面：事实上很多疏水材料都没有办法躲过油脂带来的影响，后者会污染超疏水层而使得材料表面丧失超疏水性。现在已经有科学家研究制备能够在被油污染的情况下仍能保持超疏水性和自洁能力的超双疏材料。而该原理为“猪笼草效应”。
高强度超疏水涂层：超疏水材料的另一个问题是硬度和耐久度差，使用寿命不长。为此科学家使用了很巧妙的方式来解决这个问题。方法就是在超疏水涂层的底下增加一层喷胶，这种改进方法让超疏水涂层的硬度和耐久度都有很大的提升，即使用砂纸磨、拿刀割，超疏水涂层仍然能保持应有的性能。
莱斯大学的科学家开发了一种新型超疏水纳米材料，可以简化从水中保护材料表面的过程。该材料采用改性的羧酸包覆合成的氧化铝纳米颗粒，这种羧酸中的链具有疏水效果，从而形成粗糙表面。这种粗糙表面是疏水材料的一个特征，可以捕捉一个空气层，从而减少了表面和水滴之间的接触，使得水滴可以滴落;具有的接触角是155°，从而是一种非常好的疏水涂层。这种材料的潜在应用包括可用于海洋的减小摩擦涂层。该材料具有分层结构，从而可以维持这种材料的特性。
十一、超疏水材料的研究展望
①存在的问题
成本高。材料的开发涉及较贵的低表面能物质，如含氟或硅烷的化合物;
制作疏水材料的设备要求高、条件苛刻、周期长;
由于表面特殊的微结构，导致机械强度差，易被外力破坏，限制了使用
疏水性持久性不强，已被油性物质污染。
②发展方向
既疏水又疏油的超双疏材料研究，即要实现通过外部刺激实现表面自由能的切换或开关功能;
表面微结构的几何形貌、尺寸与表面浸润性，尤其是与滞后角直接联系的定量研究还有待深入;
应用领域有待拓展;
实用性的加强。
十二、国内知名研究企业
目前，国内比较知名的超疏水材料企业有：无锡顺业科技有限公司、杭州旭冉科技有限公司、广州弘中环保科技有限公司、上海微谱化工技术服务有限公司等。
特约作者：材智汇NewM
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