人工合成的超疏水材料(接触角大于150°,滚动角小于10°)是一种同时具备粗糙结构和低表面能的化学组成,基于自然界的自清洁作用开发的仿生材料。室温条件下,聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)的表面张力约为22mN/m,是一种理想的具有低表面张力的疏水材料。粗糙化处理疏水的PDMS表面可以达到超疏水效果。不同于昂贵的氟硅烷修饰的超疏水材料,PDMS修饰的超疏水材料具有无氟环保、价格低廉、容易获得等特点。同时,PDMS还是一种胶黏剂,胶黏作用将提高超疏水材料的稳定性。本论文通过简化材料的合成步骤,采用更加简便高效的方法制备了多种含有PDMS的超疏水材料,重点研究了材料的稳定性能,进一步扩展了超疏水材料的应用范围。本论文的主要研究工作如下:1.铝基模板经过盐酸溶液(HCl)刻蚀和沸水浸泡煮沸处理得到微纳复合结构。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)和聚氨酯(Polyurethane,PU)六种不同的高分子溶液在铝模板表面固化成膜。将铝基底溶解后得到了粗糙的高分子表面。在低表面能修饰剂中浸泡处理后实现了超疏水/疏油性能,并且具有良好的化学稳定性和机械抗磨性。与仅有微米级结构的高分子表面相比,引入的纳米级结构提高了高分子表面的润湿性。起伏不平的微米级阶梯结构对较低处的结构和低表面能成分具有保护作用。2.铝基底依次经过HCl溶液刻蚀和沸水煮沸处理构筑出微米/纳米复合结构。将PDMS溶液旋涂至基底上,固化处理后获得了超疏水表面。这种超疏水表面具有热修复性能。在不可挥发的花生油污染和强烈的砝码摩擦后,结构和低表面能物质均被破坏,表面丧失了超疏水性能。在马弗炉中350oC煅烧处理10 min后,表面的PDMS部分分解成具有低表面能的低聚物吸附在被破坏的表面,使得表面恢复了超疏水性能。这种热修复能力在一定程度上提高了该表面的耐久性。3.坩埚中放入PDMS液体,并将玻璃片搁在坩埚上。简单的一步煅烧处理即可在玻璃基底上得到透明超疏水表面。该表面能疏腐蚀性极强的王水和饱和氢氧化钠溶液,并且具有优异的油下超疏水性能。该表面的润湿行为可以通过煅烧时间和温度调控。影响润湿性的主要原因如下:一方面,玻璃基底上沉积的PDMS灰的数量和尺寸改变了表面形貌;另一方面,PDMS的降解程度影响了沉积物低表面能的化学组成。此外,煅烧处理后的坩埚中残留的白色粉末也是超疏水的,具有类似的润湿可调性质。4.将具有阻燃性的羟基锡酸锌颗粒按压至PDMS浓溶液中,固化后即可得到超疏水涂层。PDMS不仅降低了表面能,还提高了基底和粉末颗粒之间的粘附力,增强了涂层的稳定性。该超疏水涂层在空气中、被油污染的表面上和低表面张力的油中都具有良好的自清洁效果。此外,涂层可以涂覆在各种不同的基底上实现超疏水。燃烧过程中,由于羟基锡酸锌粒子的分解,在燃烧与未燃烧的界面处形成了一层紧密的炭化层。该炭化层在一定程度上隔绝了空气,阻止纸涂层的进一步燃烧。功能化的羟基锡酸锌粒子的引入赋予了超疏水涂层优异的阻燃性。5.将PDMS和羟基锡酸锌粒子充分混合均匀后喷涂至滤纸表面得到了超疏水滤纸。在超疏水滤纸表面叠加一层超亲水原滤纸后,形成了对水滴具有相反润湿性的双层滤纸膜。乳液从高表面能的超亲水表面流向低表面能的超疏水表面时,形成了表面能梯度,产生了不平衡的驱动力,使得较高浓度司班80稳定的油包水乳液也可以被双层滤纸膜分离,提高了分离效率。超亲水的原滤纸对超疏水涂层有保护作用,并且非常容易被替换,从而提高了分离膜的使用寿命。此外,由于羟基锡酸锌的引入,超疏水滤纸具有阻燃性。