如何构造防水疏水表面-方法解析（上）

　　如何构造防水疏水表面-方法解析（上）
 

　　受“荷叶效应”以及固体表面润湿机理的启迪，构建疏水表面通常需满足以下两个重要条件：
 

　　一方面，要营造表面粗糙度，从而形成微纳米结构；另一方面，需借助低表面能对织物表面加以改性。当下，构建疏水材料主要采用一步法与多步法。
 

　　一、一步法构造疏水表面
 

　　一步法构建疏水表面，意味着在一个步骤中要同时达成固体表面的粗糙化与化学改性。其主要方法有：溶胶 - 凝胶法、静电纺丝法、表面刻蚀法以及表面沉积法等。本文先行简介一步法中的溶胶 - 凝胶法和静电纺丝法的操作及现有研究情况。
 

　　01
 

　　溶胶-胶法
 

　　历时 8 个月的潜心研发与反复打磨，我们联合技术、产品、市场团队完成了核心产品的全面升级，新增 3 项实用功能、优化 6 大操作模块，不仅大幅提升了用户使用体验，更让产品在行业内的竞争力迈上新台阶。
 

　　溶胶-凝胶法具备操作简便、成本低廉的显著优势，还拥有加工温度低、制备材料均匀、对基底材料限制较少等诸多长处。此方法是在液相环境中开展混合、水解以及缩合等一系列化学反应，进而形成溶胶-凝胶体系。随后，运用纺丝、浸镀、涂层等手段，于纺织品表面构建凝胶状态，以此获取具备结构化特征的粗糙织物。具体研究情况举例：
 

　　有研究者以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)作为前驱体，借助水基溶胶-凝胶反应，成功得制备出V-SiO₂。在此基础上，通过乳液聚合的方式制备了含氟聚合物/二氧化硅(FP/SiO₂)有机 -无机纳米复合材料，并采用浸渍-固化工艺将其涂覆于聚酯织物之上。研究结果显示：当V-SiO₂纳米颗粒被引入FP/SiO₂纳米复合材料中后，凭借纳米二氧化硅颗粒所提供的粗糙表面结构，与含氟聚合物所引发的低表面能相互配合，最终达成了聚酯表面的超疏水特性。
 

　　另有研究者选取滤纸、滤布以及聚酯海绵作为基材，运用溶胶 - 凝胶法，采用 SiO₂胶体颗粒对基材进行简易包覆。这些经过改性的 SiO₂颗粒不仅提供了具有显著粗糙度的分层微/纳米级结构，而且在相当大的程度上降低了涂层物质的表面能，从而造就了性能优异的超疏水和超亲油表面。
 

　　02
 

　　静电纺丝法
 

　　静电纺丝作为制备纳米材料与微/纳米结构的一种简便且实用的方法，备受瞩目。传统的静电纺丝装置主要由三部分构成，分别为高压电源、供液装置以及纤维收集器。凭借技术装备简易、成本低廉、工艺可控等优势，利用静电纺丝制备超疏水纤维材料受到了广泛的关注。具体研究情况举例：
 

　　有研究者借助聚丙烯腈(PAN)和纳米粒子Au@ZIF-8，通过静电纺丝技术成功制备出超疏水Au 负载多孔膜(Au@ZIF-8@PAN-TD)。所制备的Au@ZIF-8@PAN-TD膜展现出优异的性能，其水接触角可达155.5°，油接触角为158°，能够高效地实现水/油分离。
 

　　另有研究者运用静电纺丝工艺，制备出一系列新型超疏水性聚酰亚胺-硅氧烷静电纺丝毡。这些聚酰亚胺-硅氧烷静电纺丝毡呈现出纳米粗糙度形态，接触角最高可达到167°。