文献综述
本课题研究的现状及发展趋势：
近年来，仿生超疏水材料由于其表面特殊的润湿性引起了人们的广泛关注。这种特殊的润湿性不仅能赋予固体表面优异的抗水性，而且在自清洁、金属防腐、防覆冰、油水分离[1]和管道运输减阻等领域具有巨大的应用价值。目前超疏水材料的制备不仅存在工艺繁琐和原料价格高等缺点，而且有些制备方法只适用于特定的基材。另外，现有模型并不能完全很好的解释水滴在表面的接触模型[2]。
石油泄漏和有机溶剂污染造成了严重的环境问题。物理吸附被认为是最重要的去除油污的方法[3]。理想的吸油材料应具有吸油容量高、循环性能优越、选择性高以及制备成本低等四个特点。现有的油吸附剂大多不具有超疏水性能，在使用过程中不可避免地吸水，降低了它们的油／水选择性[4]。己有的超疏水吸油材料很多不具备弹性，导致循环成本高或不能循环使用。而己报导的超疏水和高弹性的油吸附剂存在制备过程繁琐，可控性差或吸油量低等缺点。
本课题研究的意义和价值：
油水分离技术在工农业生产和日常生活中具有重要的应用前景。最近，界面油水分离材料由于具有很高的油水分离效率而备受人们关注，但现有材料在储油能力、油品回收和材料耐用性等方面存在缺点而限制了它们的实际应用[5]。本论文针对上述问题，制备三维多孔且具有弹性的仿生界面油水分离材料，实现了高吸油能力、油品快捷回收和材料循环利用。研究结果对发展新型油水分离材料具有重要的实际应用价值和意义。
自然界中的生物经过亿万年的进化，使自身具有最优适应环境的结构和功能，其中一项特殊的性能则是动植物表面的超疏水现象[6]。最早说明自然界中超疏水现象的就有中国古代周敦颐描述荷叶的诗句―出淤泥而不染，这句诗说明了荷叶表面具有不沾水的功能，而且随着水滴的滚落可将表面的污物一起带走。荷叶的这种超疏水现象和自清洁功能被称为―荷叶效应(lotus-effect)[7]。Barthlott 和Neinhuis观察发现荷叶表面具有乳突状的微米结构，同时说明荷叶的超疏水现象是由这种微米结构和表面的蜡状物质共同作用的结果。通过进一步放大荷叶表面的微结构，发现除了微米级的乳突结构外，还有纳米级的枝杈状结构将微米级的乳突包裹住，这种微纳米结构和低表面能物质是产生表面特殊浸润性能的根本原因[8]。除了荷叶，自然界中很多动植物也同样具有超疏水表面，如水稻叶和水黾的腿部。通过对这些生物表面的观察，发现具有超疏水特性的物质表面均具有不同形貌的微纳米结构，对多种具有超疏水特性的生物表面的微结构进行研究的同时，研究人员还对其表面的化学成分做了详细分析，发现这些物质表面都含有不同类型的碳氢化合物官能团[9]，这为进一步研究和仿生制备超疏水材料提供了重要的理论依据。通过模拟自然界中动植物表面的特殊浸润性能可制备各种仿生功能材料，而具有仿生界面特性的油水分离材料的研究只发展了十年左右。与传统的油水分离材料比较，仿生界面油水分离材料具有分离效率高和选择性高等特点[10]，在实际进行油水分离过程中具有独特的优势和良好的应用前景，是一种蓬勃发展的新型功能材料。
润湿性是一个特别重要的关于固体表面的物理化学性质，是指固体表面上的液体扩散能力[11]。润湿是指固体表面上的液体或气体被其他液体或气体取代的现象。液体取代位于固体表面上气体，同时在固体表面上液体会扩散，这即为液体润湿[12]。
润湿这种现象与日常生活有着密切的联系，例如：水滴在荷叶表面自由滚动、蝴蝶翅膀防水、水黾在水面上浮游等现象。其他的超疏水表面应用比如自洁、减阻、防冰，改善的阶段性变化的热转移，在过去数十年已经促使超疏水研究。虽然大多发展在加工中和制备超疏水表面的材料中，但是这些表面的变化还存在限制。这可以主要的归因于低机械强度，耐磨性，和淹没条件下的涂料耐磨性。机械耐磨性毁坏了涂料的多层次结构，导致了超疏水特性的丢失。此外，在水中，截留空气的修饰随着周围环境的多尺度粗糙度，逐渐导致了Cassie模型的润湿过度到Wenzel模型有着明显的涂料超疏水特性的丢失[13]。这个现象尤其严重，并且截留空气的丢失速率增加了，对于一个超疏水表面沉在流水中，导致了严重的涂料耐用性的减少。即使超疏水表面在水环境中的实际应用，热转换和其他应用，将需要它们连接稳定流动的水来保持长久的耐用性。
参考文献：
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