作为新兴的研究领域,超疏水表面由于具有优良的防水自清洁性能引起了研究者的广泛兴趣。随着研究的深入和进展,除了优良的防水性和自清洁性,研究者发现了超疏水表面同样具有很多其它的性质:如高/低粘附性、各向异性、抗菌性、抗冰性、水收集、抗反射、透明性、抗腐蚀等。超疏水表面的多功能性质决定了其在不同领域的巨大潜在应用价值:如微流体运输、抗污、生物医用设备、药物释放、光电材料、防水自净、减阻降噪、油水分离等。近年来,其在油水分离方面的应用引起了研究者的极大关注且研究日渐深入。作为一种新型有潜力的分离方式,极端润湿材料的油水分离弥补了传统油水分离方式流量低、分离效率低、重复利用率低的缺点。特别是在乳液分离方面,传统油水分离大多无法实现乳液分离,而具有极端润湿的表面,不但可以分离液滴r<20 μm流量的乳液,且分离效率高,流量大,明显优于传统乳液分离方式。本文首先简要阐述了超疏水表面的基本理论,然后重点论述了以铜为基材的极端润湿表面的研究现状以及其在油水分离方面的应用。在此基础上,介绍了几种超疏水铜材的制备、探索了其性质以及在油水分离方面的应用:1)利用简单的化学气相刻蚀铜网表面,采用扫描电子显微镜(SEM)对样品微观形貌进行了分析,结果显示刻蚀后表面生成纳米棒状Cu(OH)2结构。随后探讨了不同修饰剂的作用效果,结果显示直接用硫醇修饰后的表面润湿稳定性最佳,且耗时短。采用X射线衍射仪(XRD)、光电子能谱仪(XPS)进一步分析了晶体结构和表面成分,确定了硫醇分子与表面Cu(OH)2的化学键合作用,因此稳定性最好。且制备的铜网表面同时显示出良好的超疏水性和超亲油性,油能轻易地透过铜网,水却不能。因此,将制备的铜网用于油水分离,例如氯仿和水的混合物,能够快速有效地进行分离。另外,用相同的方法制备了超疏水铜片,得到的表面防水性好,且具有优良的自清洁性。2)在前一实验的基础上,我们进一步详细研究了油水分离过程,首次提出了有序油水分离。利用化学气相刻蚀的方法在不同目数的磷铜网上制备了超疏水/超亲油表面,重点研究了油水混合物的分离过程。结果显示,制备的表面能够有序的分离油水混合物:先分离油后自发收集水,这种现象是表面性质与油对表面润湿影响共同作用的结果。3)利用氢氧化钠(NaOH)和过硫酸铵((NH4)2S208)的混合溶液对铜网进行碱氧化刻蚀,在铜网表面生长Cu(OH)2纳米线,通过控制反应时间来调节网孔有效孔径大小,经过硫醇修饰,得到不同有效孔径的超疏水表面。结果显示,所有样品均显示出超疏水/超亲油性,且不同孔径大小的表面,包括有效孔径小于2 μm的表面,均可以实现有序有水分离,。说明表面孔径大小不是影响有序油水分离能力的决定性因素。另外,当反应时间超过15 min,能够有效地分离表面活性剂稳定型的乳液。4)进一步研究表面成分对有序分离的影响,利用硝酸银溶液进行离子交换,在铜网表面沉积银纳米颗粒,选用不同修饰剂修饰,如癸基硫醇、全氟癸基硫醇、全氟辛基三乙氧基硅烷,得到表面成分不同的超疏水表面。分析结果显示,不同表面成分的铜网也能够进行有序分离分层油水混合物。