伴随着社会的发展、人类的进步，多功能性纺织品的市场需求越来越大，防水、拒水等功能性织物越来越受到消费者青睐，尤其是高档服装、运动装、风衣、雨衣以及医护人员等专用防护服装。近年来，功能性纺织品的开发和生产技术如防水、拒水纺织品加工新技术进展较快，新的生产工艺不断涌现。润湿性(wettability)是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象，固体表面的浸润性由两个因素共同决定：一是固体表面的化学组成，二是固体表面的粗糙度。依据粗糙结构-荷叶效应、绒毛结构-弹性效应对粗糙结构表面的浸润性研究结果，超疏水性表面可以通过两种方法制备：一种方法是利用疏水材料来构建表面粗糙结构，另一种方法是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。

l固体界面疏水浸润性基本理论

1.1 Young’s方程

Young[1]通过对物质表面亲、疏水性的开创性研究，揭示了在理想光滑表面上，当液滴达到平衡时各相关表面张力与接触角之间的函数关系，提出了著名的Young’s方程：cosθ=(γsv-γsl)／γlv式中：γsv为固体表面在饱和蒸汽下的表面张力，γlv为液体在它自身饱和蒸汽压下的表面张力，γsv，为固、印染助剂网液间的界面张力，θ为气、液、固三相平衡时的接触角。

1.2 Wenzel方程

Wenzel[2]就膜表面的粗糙状况对疏水性的影响进行深入研究，对杨氏方程进行修正，提出著名的Wenzel方程：cosθ=r(γsv-γsl)／γlv，且cosθr=rcosθ。式中：r为粗糙度。粗糙度指实际的固-液界面接触面积与表观固-液界面接触面积之比(r≥1)。Wenzel方程揭示了均相粗糙表面的表观接触角与本征接触角之间关系，当固体表面由不同种类的化学物质组成时，不适用此方程。

1.3 Cassie-Baxter方程

Cassie和Baxter[3]提出可以将粗糙不均匀的固体表面设想为一个复合表面的Cassie-Baxter方程：cosθr=?1cosθ1+?2cosθ2。式中：θl、θ2为液体在成分1和成分2表面的本征接触角，?1、?2分别表示成分1和成分2所占的单位表观面积分数(?1+?2=1)。

1.4亲水，疏水划界的标准

对于亲水、疏水划界的标准，较为普遍的说法是以90°为界限，即：当θ＞90°时，固体表面表现为疏水性质：当θ＜90°时，表现为亲水性质。但最近的研究表明[4]，亲水和疏水的实际界限应定义在约65°，按照此定义，疏水界面的范围被扩大了。严格地说，超疏水性是指液滴在固体表面的接触角大于150°时固体表面所具有的浸润性。

2织物仿生的超拒水表面制备技术

2.1溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法，金属有机或无机化合物印染助剂网经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物，其过程是：用液体化学试剂(或粉状试剂溶于溶剂)或溶胶为原料，在液相中均匀混合并进行反应，生成稳定且无沉淀的溶胶体系，放置一定时间后转变为凝胶，经脱水处理，在溶胶或凝胶状态下成型为制品，在略低于传统的温度下烧结[5]。

溶胶-凝胶技术在织物表面构造适宜的粗糙结构，通过分子价键接上低表面能质，从而制备超疏水表面。例如，Mihami[6]小组利用溶胶-凝胶(solgel)法在玻璃片上制备了A1203凝胶薄膜，然后在沸水中浸泡进行粗糙化处理，在很短的30s时间内得到了具有类花状结构的多孔A1203薄膜，最后用氟硅烷修饰薄膜，得到与水的接触角为165°的超疏水性透

明薄膜;于明华等人用液氨做催化剂，在棉织物表面制得接触角达到145°的超疏水表面[7]。另一种方法是添加能与氧化物基体发生共聚反应形成共价键的添加剂来实现超疏水性，例如，Cho等以一种具有四重氢键的有机硅超分子为原料，在制备过程中添加少量低分子量聚二甲基硅氧烷(PDMS)，利用溶胶-凝胶过程，得到了超疏水性表面[4]。

溶胶-凝胶法具有的特殊优势：可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性;可以实现分子水平上的均匀掺杂;能够在大气中进行操作，为低温化学过程，成分容易控制;工艺简单、设备要求低、适合大面积制膜;可以制备各种新型材料，该方法不仅容易制备各种功能性有机-无机薄膜，而且可以制备表面粗糙、多孔等特殊结构表面。

2.2溶剂-非溶剂法

溶剂-非溶剂法是一种简单的构筑具有粗糙结构的超疏水表面的方法，它是根据溶解度原理，将液相沉积技术与表面包覆技术结合的一种方法[8]。在聚合物溶液中加入一种对该聚合物不溶的液体(称非溶剂)，因引起相分离而将聚合物包成微囊或形成微球。若把聚合物溶解在按一定比例混合的溶剂与非溶剂的混合溶液中，在一种基体上滴加“非溶剂”，然后在一定温度下使溶剂蒸发，即可形成类凝胶状的具有多孔结构的超疏水性表面。

Erbil等[9]以聚丙烯为原料，以对二甲苯为溶剂，并分别以甲乙酮、环己酮、异丙醇为非溶剂，通过真空加热，在聚四氟乙烯、高密度聚乙烯等不同基底上得到了具有类凝胶状的多孔结构薄膜。其研究结果表明，使用的非溶剂对形成的超疏水性表面的影响是：非溶剂在聚合物相分离过程中发挥了聚合物沉淀剂作用，减少了结晶时间，产生了较小的聚集，在这一过程完成时，形成了印染助剂网大量的晶核，晶核进一步发展成了球粒、原纤维及其他晶形;非溶剂的存在提高了成核速度，产生了较小的球粒;由于非溶剂较溶剂更易挥发，因此蒸发速度增大，结晶时间减少;通过添加非溶剂，增强了聚合物在基体上的浸润性，能够形成均匀的网状涂层。

2.3等离子体表面处理技术

等离子体是一种处于高度激发状态的不稳定气体，这种气体由离子、电子、自由基、激发分子组成电中性状态，被称为与固体、液体、气体并列的“第四状态”。等离子体分高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体是依靠电能激发气体直接与纤维材料作用，仅在纤维材料的极表面层进行，其作用方式主要有等离子体表面处理改性法、等离子体接枝聚合法和等离子体沉积聚合法。

超疏水表面的制备主要是利用等离子体对材料表面进行处理以获得粗糙结构表面。Mc carthy等[10]利用等离子体聚合方法，在光滑的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面上，制备出了与水的接触角(前进角／后退角)为174°／173°的七氟丙烯酸酯(H印染助剂网FBA)超疏水薄膜，此外，还采用射频等离子体刻蚀技术，在聚四氟乙烯(PTFE)存在下制备出了聚丙烯(PP)粗糙表面。Kang等[11]利用等离子体聚合烯丙基五氟化苯(APFB)，并沉积在氩等离子体预处理的聚酰亚胺(PI)表面上，形成了接触角为(前进角／后退角)174°／135°的超疏水薄膜。

等离子体表面处理技术具有以下优点：等离子体处理只改变织物的表面性能，而不会改变其固有的特性：等离子体处理属于物理处理，化学试剂消耗很低：等离子体处理材料(织物)的范围广：等离子处理有利于环境保护。但是，等离子体技术在应用中也面临许多困难，如等离子的产生通常采用电晕放电和辉光放电两种方式，辉光放电等离子体具有处理稳定、分布均匀、直接耗电低、无腐蚀等优点。然而，放电只能在低压环境中产生，封闭的等离子体处理腔不能满足连续化生产，工作效率低，操作不便。电晕放电处理不够稳定，特殊形状无法处理。再者，等离子体改性处理结果是多功能的，处理过程中实验参数控制不当，很可能会产生许多负面效应。

2.4气相沉积法

化学气相沉积法(Chemical‘vapor deposition，CVD)是将含有构成薄膜成分的一种或几种化合物和单质气体供给基片，在基片表面形成不挥发的固态膜层和材料的方法[12]。Y．Wang等[13]采用化学气相沉积法，在硅表面上沉积氨丙基三甲氧基硅烷，得到了接触角为153°的超疏水表面。此外，用等离子体增强化学气相沉积法可以制备碳纳米管森林，并利用热丝化学气相沉积过程在表面修饰聚四氟乙烯，可以得到稳定的超疏水性表面[14]。在用化学气相沉积法制备超疏水表面过程中，可以通过控制催化剂的成分及颗粒大小来控制所得材料表面的性质及形貌。气相沉积法具有成本低、产量大、实验条件易于控制等优点。

2.5其他技术

Chen等[15]利用纳米球刻蚀方法，首先得到了排列整齐的单层聚苯乙烯纳米球阵列，然后用氧离子体处理，以进一步减少纳米珠的尺寸，从而得到粗糙表面，最终形成超疏水性表面。清华大学张希教授研究小组[16]用交替沉积方法在ITO电极上形成聚电解质多层膜，然后利用电化学沉积制得超疏水性薄膜。Miller等[17]利用离子电镀的方法，通过改变电压来控制基底表面的粗糙度，从而得到与水的接触角为153°～160°的超疏水表面。他们还利用真空沉积的方法制备了具有纳米级粗糙度的与水接触角为150°的超疏水PTFE薄膜[18]。

3总结

本文从固体表面润湿性基本原理出发，介绍了近几年来制备超疏水织物的新技术。表明织物表面几何结构对制备具有高接触角的超疏水表面起着重要作用，制备具有超疏水、自清洁功能的织物具有广泛的应用前景。因此，如何利用各种技术制备仿荷叶效应的超疏水表面在基础研究及工业生产都有极其重要的意义。

4参考文献（略）