前言

超疏水表面因其在人们的日常生活和国民生产各个领域有着巨大的应用前景而受到研究者的广泛关注。对自然界超疏水表面的研究发现，固体表面的润湿性是由材料表面的化学组成（表面自由能）和表面微观形貌决定的，通过改变固体表面的微观结构和表面自由能可以实现对固体材料表面润湿性的调控。基于上述理论，从表面微观结构和表面自由能两个方面着手，利用多种技术手段构建适当的表面微观结构，同时对材料的表面自由能加以调控，实现了对不同基底材料润湿性的调控，为超疏水表面的制备提供了新的工艺手段和方法。

本书的主要研究内容如下。

1.采用激光加工技术在硅、镁合金表面构造规则的粗糙表面结构，利用自组装技术进行氟化硅烷修饰，制备得到具有超疏水性的硅、镁合金表面。研究了具有规则形貌结构的改性表面与接触角之间的关系，通过建立数学模型对超疏水表面的润湿状态进行分析，阐明了基于激光加工与自组装技术构建硅、镁合金表面的超疏水状态符合Cassie-Baxter状态模型。

2.基于位错刻蚀理论，利用溶液刻蚀处理铝镁合金试样构建微观粗糙结构，通过自组装技术降低微观粗糙表面自由能，制备得到铝镁合金超疏水表面。研究发现，刻蚀时间的不同使制备得到的超疏水表面与水滴之间的黏附力存在明显差异，分析认为，黏附力的差异是水滴在具有不同微观结构表面上所处的状态不同造成的。

3.通过微弧氧化技术在镁合金表面生成微观粗糙结构，再利用自组装技术获得了镁合金基底超疏水表面。对试样表面进行微摩擦学测试表明，致密层和疏松层以及经自组装分子膜修饰后的膜层均具有比镁合金基底具有更好的耐磨性能；基于自组装技术制备的疏水/超疏水表面形成的边界润滑膜在一定载荷条件下均能有效地降低基底的摩擦系数，边界润滑膜失效后，基底表面特性占主导地位。

4.采用微弧氧化技术在镁合金表面生成微细表面结构，利用环氧树脂溶液和纳米二氧化硅分散液对该表面进行涂覆处理，形成二氧化硅纳米颗粒均匀分布的粗糙表面，再利用全氟硅烷改性后，制备得到具有微/纳二元粗糙结构的超疏水性复合涂层。研究表明，此表面具有稳定的超疏水效果，其对不同pH值的液滴均表现出超疏水性，并且，相比镁合金基底，耐蚀性得到显著提高。

特别感谢大连海事大学的张会臣教授在本人从事超疏水表面研究过程中给予的指导性意见和无私的帮助，在此表示衷心的感谢。

由于时间仓促、水平有限，不当之处在所难免，恳请同行和读者批评指正。

李杰

2015年7月