超疏水材料是一类对水极端排斥的材料，通常由特殊的表面微纳粗糙结构和低表面能化学物质构成。它的疏水特性主要归功于表面的微纳粗糙结构。接触角大于150°、滚动角小于10°，是超疏水材料表面的典型特征。其中，水滴与表面的黏附力极小，且滚动角α＜10°的“荷叶态”，是目前研究最为广泛的一种超疏水材料状态。在显微镜下，荷叶表面布满密密麻麻的微米级乳突。这些突状结构之间充斥着空气，形成了一层极薄的空气膜，再加上荷叶自身分泌的、表面能低的植物蜡质，共同造就了荷叶的疏水和自清洁效应。

在古代，人们就有利用超疏水材料的意识，油纸伞便是其中的产物。最早的油纸伞伞面还不是轻巧的宣纸，而是动物的皮草。后来，随着纸张的发展，人们就想到了在伞面上铺就浸透天然桐油的宣纸，一来可以减轻伞本身的重量，二来也达到了较好的疏水防雨效果。在油纸伞的制作过程中，至关重要的一步工艺便是刷桐油。桐油熬好后，要用棉布沾满桐油涂刷在伞的阴阳两面，要重复三次，自然晾干后还需再涂一遍，这样才能保证油纸伞在雨中表现出较好的疏水性能，不被浸坏。

油纸伞盛行在水光潋滟的江南，“文化、历史、怀旧”，这些附着在油纸伞上美好而典雅的标签，凝聚着浓郁的古老华夏民族的符号意义。现在的油纸伞，以其精美的图案、复古的造型，承载着古人精湛的工艺，勾连着人们怀旧的情愫。

而现在，围绕在人们生活周围的超疏水材料，在医学、建筑、纺织、军事等领域有着广阔的应用前景。

下面介绍三种最新超疏水材料，一个比一个让你震惊。

NO.1具有自洁功能的超疏水表面

超疏水表面的应用在抗菌领域具有巨大潜力。研究旨在通过一步改性方法，实现超疏水表面的抗菌性能提升。通过表面改性技术，研究人员成功地将抗菌剂引入超疏水表面，实现了抗菌性能的显著提升。

超疏水表面具有自洁、抗沾污等特性，因此在自清洁涂层、防污涂层等领域得到广泛应用。，超疏水表面在抗菌性能方面的应用还相对较少。研究旨在通过一步改性方法，实现超疏水表面的抗菌性能提升，为开发新型抗菌材料提供新的思路和方法。

研究人员采用了一种简单而有效的一步改性方法，将抗菌剂引入超疏水表面。选择了具有广谱抗菌活性的化合物作为抗菌剂。将抗菌剂溶解在适当的溶剂中，并与超疏水表面接触。在适当的条件下，抗菌剂能够与超疏水表面发生化学反应，从而实现抗菌剂的固定。最后，经过处理的超疏水表面具有了显著的抗菌性能。

通过一步改性方法，成功将抗菌剂引入超疏水表面。经过抗菌性能测试，发现改性后的超疏水表面对多种细菌具有较强的抗菌活性。进一步的研究发现，改性后的超疏水表面能够有效地抑制细菌的生长和繁殖，具有潜在的应用价值。

No.2 超疏水性表面可在水下数月保持表面干燥

研究人员受水栖蜘蛛（Argyroneta aquatica spider）的启发，开发出一种超疏水性表面，其稳定的底盘可在水下持续数月。这种表面可应用于生物医学领域，如减少手术感染；也可应用于工业领域，如防止管道腐蚀。

一种蜘蛛一生都生活在水下，尽管它的肺只能呼吸大气中的氧气。它是如何做到的？这种名为 Argyroneta aquatica 的蜘蛛身上有数百万根粗糙的憎水绒毛，这些绒毛能捕捉身体周围的空气，形成一个氧气库，成为蜘蛛肺部与水之间的屏障。

几十年来，材料科学家们一直在试图利用这层薄薄的空气保护作用。这样做可以制造出水下超疏水表面，防止腐蚀、细菌生长、海洋生物附着、化学污垢以及液体对表面的其他有害影响。但事实证明，plastrons 在水下极不稳定，只能在实验室中保持表面干燥几个小时。

现在，由哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）、哈佛大学 Wyss 生物启发工程研究所、德国埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学和芬兰阿尔托大学领导的研究小组利用新方法和一种简单的制造技术，研究小组用一种常用的廉价钛合金设计出了一种所谓的亲气表面，这种表面具有持久的质膜，比以前的实验更能保持表面干燥数千小时，甚至比生物物种的质膜更持久。这种表面具有稳定的质膜，可在水中保持数月之久。

该团队的总体战略是创造持久的水下超疏水性表面，这种表面能排斥血液，并大大减少或防止细菌和藤壶、贻贝等海洋生物的附着，从而在生物医学和工业领域开辟了一系列应用前景。

"该系统的稳定性、简易性和可扩展性使其在实际应用中非常有价值，"论文共同作者、SEAS 研究生 Stefan Kolle 说。"通过这里展示的表征方法，我们展示了一个简单的工具包可以优化超疏水表面以达到稳定性，这极大地改变了应用空间。"

No.3有史以来最防水表面出现

芬兰阿尔托大学研究人员在最新一期《自然·化学》上发表了一篇论文，描述了一种使水滴从表面滑落的新机制。这一发现挑战了有关固体表面和水之间摩擦力的现有观点，并为在分子水平上研究液滴滑移性开辟了一条新途径。这项新技术可应用于多个领域，包括管道、光学、汽车和海运行业。

类液表面是一种新型的防液滴表面，与传统方法相比，它具有许多技术优势。它们具有高度流动性的分子层，但通过共价键连接到基材上，使固体表面具有类似液体的品质。研究团队使用专门设计的反应器在硅表面创建了一层类似液体的分子层——自组装单分子层（SAM）。通过仔细调整反应器内的温度和水含量等条件，研究人员可微调单层覆盖的硅表面的面积。通过将反应器与椭偏仪集成，研究人员可观察SAM非凡的生长细节。

研究表明，当SAM覆盖率较低或较高时，表面会更加光滑，在低覆盖率时，硅表面是最普遍的成分，在高覆盖率时，SAM是最普遍的成分。

在低覆盖率下，水会在表面形成一层薄膜，这通常被认为会增加摩擦力。但研究发现，水在SAM覆盖率较低的SAM分子之间自由流动，并从表面滑落。当SAM覆盖率较高时，水会停留在SAM顶部并同样容易滑落。只有在这两种状态之间，水才会黏附在SAM上并黏附在表面上。

事实证明，这种新方法非常有效，因为研究团队创造了世界上最光滑的液体表面。这一发现有望对任何需要防液滴表面的地方产生影响，涵盖了从日常生活到工业解决方案的数百个示例。

这一发现具有重要意义，因为研究团队创造了世界上最光滑的液体表面，这将对日常生活和工业领域产生广泛的影响。管道传热、除冰和防雾等领域都有潜在的应用价值。此外，该发现还将有助于微流体技术的发展，这种技术需要液滴能够平稳地移动，并且有助于创建自清洁表面。

文章来源： cnBeta，科技日报，万物知识局，科普时报