润湿性是衡量固体表面性质的重要参数,影响着人们的日常生活。接触角可以量度固体表面润湿性,将与水的接触角大于150o的表面称为超疏水表面。在“荷叶效应”的影响上,超疏水表面因其自身的特殊性能,吸引研究者的注意。在受到外界刺激条件下如:光、电、温度、p H值等,表面的润湿性发生可逆的转变,此类润湿性动态可控的表面即为智能表面。其中光响应性智能表面在油水分离、自清洁、光转换器及生物医药等多领域具有潜在的工业应用前景,引起了研究者的兴趣。近年来,随着人们对自然界中动植物表面的特殊结构的研究,人们结合光敏性分子及聚合物,构筑出一系列光可逆的超疏水表面,推动了科学的发展。然而,在各种光响应材料中,香豆素类的光响应型超疏水表面却鲜有报道;并且通过仿生法构筑具有构树叶表面结构的特殊表面,并在此基础上用一种新颖的反转法构筑花状的润湿性可控的表面,尚无人报道。为解决上述所面对的科学问题,本论文将光响应型的香豆素小分子及螺吡喃小分子与无机纳米粒子与惰性聚合物相结合,采用普通的接枝法、仿生法及仿生法与反转法相结合的方法,开发一系列新型的润湿性可控、形貌可控的超疏水表面,并研究其相关的机理与应用。具体内容如下:1.通过7-羟基香豆素与6-氯正己醇反应,合成具有光响应的7-(6-羟基己氧基)香豆素小分子。将甲苯二异氰酸酯,7-(6-羟基己氧基)香豆素先后接枝到二氧化硅表面,成功合成了具有光响应性的疏水颗粒简称为CMFST颗粒。通过扫描电镜和原子力显微镜表征所制备的CMFST颗粒的形貌,观察到CMFST颗粒在365 nm光照后得到项链状颗粒,并且能够在254 nm的光照下,再次由项链状颗粒回复到单独的颗粒状态。并通过接触角测量研究表面光照前后的润湿性转变。通过研究表面润湿性机理得知,Wenzel模型和Cassie模型之间转变可用来解释表面光照前后在疏水和超疏水特性之间的转变。2.用仿生法构筑可以相互复制的模板(构树叶的正模板和反模板),它们不仅具有特殊的结构还展示出了优异的性能。构树叶的反模板具有特殊的倒锥状孔洞结构使其可以定向收集悬浮液中的颗粒和空气中的粉尘。利用此性能,首先将疏水颗粒定量的收集到孔洞里,再次用模板法复制得到一种润湿性可控的新颖的花蕊状结构的表面,这种合成方法称为反转法。通过控制洞中的颗粒量使得表面润湿性从疏水转变为超疏水。另外构树叶的正模板具有特殊的锥状结构因此具有收集水汽的功能。最终相互复制的正反模板及它们功能化的应用和收集了颗粒的反模板及花状结构表面联结在一起形成了一个循环,降低能源消耗并减少了由于过多的实验过程产生的副产物而造成的环境污染。3.光敏性螺吡喃控制的微观形貌的变化。在光照下,这些微观形貌在固体状态下具有可逆性。为了能够更清楚的观察微观形貌的变化,我们通过仿生法构筑了具有特殊结构的构树叶反模板膜。当一滴螺吡喃-二氧化硅混合颗粒溶液滴在反模板表面并自然挥发后,通过电镜表征可知,混和颗粒几乎全部聚集在倒锥状的孔洞里。在365 nm光照下,颗粒逐渐从洞里均匀的分散到反模板的整个表面,并且能够在可见光的光照下,再次回复到颗粒状态。4.通过仿生法构筑具有光响应的螺吡喃构树叶反模板,研究光照前后表面的润湿性变化及其光致变色性能,并初步探究其酸响应性。选择叶片结构和润湿性不同的构树叶和芋头叶作为比较对象,选择螺吡喃为研究的光敏性小分子,研究粗糙结构对表面的光响应润湿性转变程度的影响。