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為什么水粉低落在荷葉表面時(shí)，會(huì)凝結(jié)成珠，而且達(dá)到超疏水的效果，水分不留一點(diǎn)水痕。其實(shí)是因?yàn)楹扇~表面的乳突（平均直徑5~9μm)上還存在納米結(jié)構(gòu)（124.3±3.2）nm，這種微米結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生超疏水和自清潔效應(yīng)的根本原因，合適的表面粗糙度對(duì)于構(gòu)建疏水性自清潔表面非常重要。有人提出了提出了固體粗糙表面的接觸角方程，引入了粗糙度因子r（粗糙面實(shí)際面積與幾何投影面積的比率，r≥1）。

（圖1 荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)及超疏水效果）

提高固體表面粗糙度，對(duì)于疏水表面（θ＞90°，cosθ為負(fù)值；而親水表面θ＜90°，cosθ為正值，提高粗糙度可形成超親水表面）則可大大提高其疏水性，水接觸角可高達(dá)150°以上。根據(jù)疏水理論，浸潤(rùn)性由固體表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同組成,一定的表面微觀粗糙度不僅可以增大表面靜態(tài)接觸角,進(jìn)一步增加表面疏水性,而且更重要的是可以賦予疏水性表面較小的滾動(dòng)角,從而改變水滴在疏水性表面的動(dòng)態(tài)過(guò)程。而有人在此基礎(chǔ)上考慮到實(shí)際當(dāng)中固-液界面間的空氣氣泡，提出了應(yīng)用更為廣泛的模型和方程，其中f為液體接觸固體表面的分?jǐn)?shù)。超疏水涂膜的獲得源于自然界，可通過(guò)仿生的方法人工構(gòu)建粗糙表面并進(jìn)行疏水修飾8。固體表面潤(rùn)濕模型見(jiàn)圖2。

（圖2 固體表面潤(rùn)濕模型）

接觸角方程如下：

式中：γSV、γSL、γLV分別為固-氣、固-液、氣-液間的界面張力；Φ為相關(guān)系數(shù)；θS為光滑表面的接觸角；θr為粗糙表面的接觸角；r為粗糙度因子；f為液體接觸固體表面的面積分?jǐn)?shù)。

荷葉效應(yīng)疏水劑形成的涂膜，必須同時(shí)具備三方面的特性:

⑴具有低表面能的疏水性表面；

⑵合適的表面粗糙度；

⑶低滾動(dòng)角。

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通過(guò)2種方法可實(shí)現(xiàn)荷葉效應(yīng)：一種是加入超強(qiáng)疏水劑，使涂膜表面具有超低表面能，灰塵不易黏附；另外一種是模擬荷葉表面的凹凸微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涂膜表面，降低污染物與涂膜的接觸面積，使污染物不能黏附在涂膜表面，而只能松散地堆積在表面的凹凸處，從而容易被雨水沖刷干凈。

原創(chuàng)作者：澳達(dá)   原創(chuàng)內(nèi)容鏈接：http://www.byysjs.com/362.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處