自然到仿生，超疏水材料的研究已經(jīng)歷了二十年的發(fā)展（1997-）。超疏水材料具有很大的實(shí)用價(jià)值，在自清潔（荷葉效應(yīng)）、油水分離、流體減阻、防腐蝕、防霧、抗結(jié)冰等方面都有應(yīng)用。然而超疏水表面在實(shí)際應(yīng)用中面臨一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題——機(jī)械耐久性！

圖1. 超疏水表面的機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題

首先，不標(biāo)準(zhǔn)的磨損測(cè)試方法。測(cè)試方法的多樣性和不規(guī)范性導(dǎo)致了不同樣品機(jī)械強(qiáng)度的不可比較，為探索最好的方法途徑造成了阻礙。因此，測(cè)試方法的規(guī)范化是需要解決的第一個(gè)問(wèn)題，例如線性摩擦實(shí)驗(yàn)中，襯底材料的類型、摩擦的速率以及垂直施加的壓力等。

圖2. 測(cè)試超疏水表面機(jī)械強(qiáng)度常用的方法

其次，不恰當(dāng)?shù)?/span>潤(rùn)濕性表征。靜態(tài)接觸角的測(cè)試并不能代表機(jī)械磨損對(duì)超疏水材料表面的影響。在磨損測(cè)試的過(guò)程中，不僅要測(cè)靜態(tài)接觸角的變化，還必須把接觸角滯后或者滾動(dòng)角納入到潤(rùn)濕性表征體系。同時(shí)，磨損測(cè)試的強(qiáng)度要持續(xù)到臨界點(diǎn)為止，即超疏水性被破壞。

圖3. 四種經(jīng)典的固體表面潤(rùn)濕模型

圖4. 關(guān)于超疏水材料機(jī)械耐久性測(cè)試的幾點(diǎn)建議

第三，尋找新型的表面。同時(shí)具備自修復(fù)、超雙疏、自相似結(jié)構(gòu)的氣凝膠涂層有望取得很好抗機(jī)械破壞效果。同時(shí)，在涂層中加入高分子粘合劑可進(jìn)一步增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。另外，尋找在結(jié)構(gòu)上能夠自修復(fù)的新途徑，例如，形狀記憶材料或刺激再生材料，而不是局限于表面成分的修復(fù)。

第四，傳統(tǒng)的超疏水表面都對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的依賴性，探尋無(wú)結(jié)構(gòu)依賴性的、光滑的、低滾動(dòng)角的新型表面，是未來(lái)研究的一個(gè)突破方向，例如，“類液體表面（liquid-like surface）”。

圖5. 超疏水材料研究方向的幾點(diǎn)建議

如今，超疏水材料的研究正面臨實(shí)際應(yīng)用的瓶頸，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。隨著研究的不斷深入，這一問(wèn)題必將得到解決，期待超疏水材料為我們的生活帶來(lái)改變！