为什么水粉低落在荷叶表面时，会凝结成珠，而且达到超疏水的效果，水分不留一点水痕。其实是因为荷叶表面的乳突（平均直径5~9μm)上还存在纳米结构（124.3±3.2）nm，这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是产生超疏水和自清洁效应的根本原因，合适的表面粗糙度对于构建疏水性自清洁表面非常重要。有人提出了提出了固体粗糙表面的接触角方程，引入了粗糙度因子r（粗糙面实际面积与几何投影面积的比率，r≥1）。

（图1 荷叶表面的微观结构及超疏水效果）

提高固体表面粗糙度，对于疏水表面（θ＞90°，cosθ为负值；而亲水表面θ＜90°，cosθ为正值，提高粗糙度可形成超亲水表面）则可大大提高其疏水性，水接触角可高达150°以上。根据疏水理论，浸润性由固体表面的化学组成和微观几何结构共同组成,一定的表面微观粗糙度不仅可以增大表面静态接触角,进一步增加表面疏水性,而且更重要的是可以赋予疏水性表面较小的滚动角,从而改变水滴在疏水性表面的动态过程。而有人在此基础上考虑到实际当中固-液界面间的空气气泡，提出了应用更为广泛的模型和方程，其中f为液体接触固体表面的分数。超疏水涂膜的获得源于自然界，可通过仿生的方法人工构建粗糙表面并进行疏水修饰8。固体表面润湿模型见图2。

（图2 固体表面润湿模型）

接触角方程如下：

式中：γSV、γSL、γLV分别为固-气、固-液、气-液间的界面张力；Φ为相关系数；θS为光滑表面的接触角；θr为粗糙表面的接触角；r为粗糙度因子；f为液体接触固体表面的面积分数。

荷叶效应疏水剂形成的涂膜，必须同时具备三方面的特性:

⑴具有低表面能的疏水性表面；

⑵合适的表面粗糙度；

⑶低滚动角。

（点击图片查看更多）

通过2种方法可实现荷叶效应：一种是加入超强疏水剂，使涂膜表面具有超低表面能，灰尘不易黏附；另外一种是模拟荷叶表面的凹凸微观结构设计涂膜表面，降低污染物与涂膜的接触面积，使污染物不能黏附在涂膜表面，而只能松散地堆积在表面的凹凸处，从而容易被雨水冲刷干净。

原创作者：澳达   原创内容链接：http://www.ad166.cn/362.html，转载请注明出处