2019年第12期
罗洁
（吉林工业职业技术学院，
吉林吉林132013）摘要：超疏水-超亲油是材料表面润湿性的一种特殊现象，
既表现出超疏水性，又表现出超亲油性。这种对油、水显示不同润湿性的超疏水-超亲油表面不仅具备自清洁、防腐蚀、减阻、
抗结冰结霜等功能，在油水分离方面也具有广泛的应用前景和研究价值。文章将对目前的超疏水-超亲油表
面制备方法进行深入研究，
讨论其制备方法和存在的问题。关键词：超疏水-超亲油表面；制备方法；化学沉积法作者简介：罗洁（1990-），女，四川内江人，助教，硕士，研究方向：机械加工。
超疏水-超亲油是材料表面润湿性的一种特殊
现象，既表现出超疏水性又表现出超亲油性。这种对油、水显示不同润湿性的超疏水-超亲油表面不仅具备自清洁、防腐蚀、减阻、抗结冰结霜等功能，在油水分离方面也具有广泛的应用前景和研究价值。1996年，作为极端润湿性表面人工制备的开端，Onda 等成功获得了由烷基烯酮二聚体制备的超疏
水表面。1997年，
德国学者Barthlott 和Neinhuis 对荷叶上表面超疏水性进行了研究，结果表明其上表面的特殊润湿性结构是通过表面蜡层和微观结构共同决定的。随后，国内外研究学者对材料表面的超疏水-超亲油性制备进行了不断地研究。
1制备方法
影响固体材料表面润湿性的主要因素包括表
面粗糙度、表面微纳米结构以及材料表面能，
制备超疏水表面，其基础条件是降低固体材料的表面能，核心因素是在材料表面加工出理想的表面粗
糙度及合适的微纳米结构。在固体表面制备超疏水性的步骤为：采用合理的方法在固体表面上建立一定的微纳米结构；利用合适的低表面能物质降低该表
面的表面能。近年来，
国内外相关学者针对制备超疏水固体表面及其润湿性理论等领域进行了深入
的探讨和研究，随着研究的完善以及社会生产、人类需求的加大，制备超疏水-超亲油双重润湿性表
面已经逐渐取代了传统的单一特殊润湿性表面成为了热门的发展趋势，并且这种表面为油水分离技术的发展提供了很大的技术支持。
长安街英菲尼迪车祸
在室温下，水的表面张力大约是0.072N/m ，而油的表面张力大约在0.020N/m 到0.035N/m 之间，由此可得，要获得同时具备超疏水性和超亲油性表面的关键技术为选择合适的低表面能物质对材料
表面进行修饰，使其表面能介于二者之间。目前，常用的超疏水-超亲油表面的制备方法有化学沉积
法、电化学沉积法、化学刻蚀法、电纺丝法等。1.1化学沉积法
化学沉积法一般伴随化学反应，通过反应产物的自聚集性质在基底材料上沉积，形成微纳米结构。姚同杰[1]将铜网侵入氯金酸的水溶液中，采用化
学还原置换反应，
氯金酸分子在铜网表面被铜原子还原，原位生成金纳米粒子（如图1所示），铜网表面被氧化，铜离子进入反应溶液。再将铜网侵入到含有HDT 的乙醇溶液中，形成一层自组装单层膜，降低材料的表面能。最终铜网表面呈超疏水-超亲
油性，水的接触角为154°，滚动角为3°，当油滴滴到铜网表面之后，迅速铺展开。
图1化学沉积法制备出的超疏水超亲油表面的扫描
电镜照片：（a ）铜网；（b ）生长金纳米粒子的铜网[5]
Song 等[2]在不锈钢网基底上沉积了一层微米级
的树叶状铜金属，经低表面能物质修饰后，制备出具有超疏水-超亲油性质的不锈钢网，并成功实现了油水分离，分离出的油液纯度大于99%
。
125
2019年第12期
1.2电化学沉积法
电化学沉积法是将工件作为阴级，
通过在其表面发生还原反应沉积反应产物，形成微纳米结构。Wang 等采用电化学沉积法在铜丝网及铜片的表面沉积出具有微纳复合结构的铜颗粒，如图2所示，经过脂肪酸的修饰后，薄膜表现出良好的超疏水性和超亲油性。代学玉等[3]将铜片置于硝酸银溶液中，通过电交换反应制备了银膜，然后用12-羟基硬脂酸进行修饰，在铜表面成功制备了具有超疏水-超亲油性的银膜。He 等采用电化学沉积法在锌片表面
制备出均匀的纳米棒，
具有这种微观结构的表面经低表面能的氟烷聚合物修饰后显示出较好的超疏
水性，
接触角达167°。图2在铜网上沉积薄膜的扫描电镜照片：（a ）低倍率视图；（b ）单个铜线的放大俯视图；（c ）单个铜线的放大侧视图
1.3化学刻蚀法
化学刻蚀法指将工件置于强酸或强碱性溶液中，依靠溶液的腐蚀性在金属表面加工出微纳米结
构。卜祥玮[4]以含Fe 3+和Cl -l 溶液作为刻蚀液，
对纯铜网进行化学刻蚀，
再经硬脂酸无水乙醇溶液修饰后，铜网表面获得超疏水-超亲油性，水的接触角为
159.6°，油滴（煤油）
接触铜网表面后迅速渗透。Wang 等用硝酸在铜网表面腐蚀出由纳米级的
“山峰”状微观结构组成的粗糙表面，
通过正十六烷醇修饰后得到超疏水-超亲油表面，水接触角达到153°，油的接触角为0°，如图3所示，Wang 等利用该超疏水-超亲油滤网实现了油水的分离。
图3Wang 等刻蚀出的“山峰”状结构及水和油滴
在滤网上的图像
1.4溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指氧化物在溶剂中发生水解后经过干燥形成纳米结构的过程。徐桂龙等通过溶胶-凝胶法制备SiO 2纳米疏水溶液，并经十二烷基三甲氧基硅烷修饰后制备出具有超疏水-超亲油性
质的SiO 2薄膜，该超疏水-超亲油薄膜的耐热性高
达475℃。石彦龙等[5]采用溶胶-凝胶法制备出ZnO 溶胶，并将ZnO 溶胶涂覆在棉织物表面，该表面经辛基三甲氧基硅烷降低表面能后显示出超疏水性和超亲油性，水滴在其表面的接触角为152°，油滴的接触角为0°，如图4所示。利用棉织物表面的超疏水-超亲油性，可以实现对油水混合物的油水分离，且该研究为防水服饰的设计、超疏水-超亲油表面的制备及在油水分离提供了一定的借鉴。
上海急诊室迎严峻时刻图4涂覆了ZnO 溶胶并经低表面能物质OTS 修饰后的超疏水-超亲油棉织物表面的扫描电镜图片：（a ）低倍
率视图；（b ）高倍率视图
1.5
电纺丝法
电纺丝法是利用高压静电将聚合物或具有粘弹性的溶液制备成纳米级直径纤维的一种加工方法。Viswanadam 等通过电纺丝技术获得了丙烯膜状纤维结构，并利用此超疏水-超亲油薄膜进行柴油-水过滤试验，
成功提高了过滤效率。汤玉雯等[6]利用电纺丝技术制得微纳米SiO 2膜状纤维结构，经工艺优化和六甲基硅氮烷修饰后呈超疏水-超亲油特性。水的接触角为153.7°，水的滚动角为8.2°，油的接触角为0°，如图5所示。
领导艺术论文
图5经HMDS 改性后的SiO 2微纳米纤维膜的微观形貌和疏水（左上角插图）
亲油性（右上角插图）1.6
其他方法
杨浩[7]通过有机-无机杂化的方法，
控制表面化学组成和表面形貌结构，制备了稳定的超疏水-超
亲油涂层，将其应用于金属滤网上，
该滤网对水的接触角为154.8°，滚动角为9°，对油类物质的接触
角接近0°，并通过试验分别对水和正己烷、汽油、柴
油、航空煤油、液压油的混合物进行了油水分离，分
离率高达99%。Foster 等利用导电类的聚合物通
过
126
2019年第12期
超过0.7，电机的再生制动力将会白沟箱包节
出现明显改变。一般情况下，
车辆制动通过液压制动系统来实现。通过构建仿真模型可知各项参数，
对电机制动力矩进行计算后，
将结果上传到主电机系统中，在优化配置情况下进行最优配置。另外，
在理想状态下，汽车制动执行机构的反应速度越快，制动便越发稳定安全[4]。
4结语
综上所述，在汽车设计工作中，制动系统执行
机构作为一项重要内容，
主要包括减速器、滚珠丝、直流驱动电机、滑动丝杠等内容，在设计过程中应
把握设计要点，通过开展仿真实验的方式，
使执行机构设计更加科学合理，
为汽车行业的健康可持续发展提供强有力的技术支持。
参考文献
［1］赵春花.汽车电子机械制动系统执行机构的设计研究[D].
南京：南京理工大学，2019.
［2］武文娟.汽车电子机械制动系统执行机构的优化设计[J].中国设备工程，2018(18):43-44.［3］张潇.汽车电子机械制动系统及硬件在环试验台研究[D].天津：天津大学，2018.
［4］张立新，
田有为，沈沉，等.汽车电子机械制动系统制动执行器的研究[J].机械设计与制造，2019(12):50-52.
（上接第122页）一项主要内容。其发展能进一步将
电力消费者、电网等之间更好联系及结合，并有效
实现大数据分析以及网络管理等，为用户提供了更多类型的能源互联网。
参考文献
［1］罗影.探讨电力信息传输技术中OTN 技术的运用[J].通讯
世界，2019，26(11):241-242.
［2］卫彩玲，赵燃.智能电网时代电力信息通信技术的运用路
径[J].决策探索(中)，2019(10):72-73.
［3］杜荣良，
陈浩，余修成.网络技术在电力信息通信中的应用[J].通讯世界，2019，26(09):238-239.［4］陈浩，
杜荣良，余修成.电力信息通信在智能电网中的应用思路探讨[J].通讯世界，2019，26(08):287-288.
（上接第124页）电聚合的方法制备超疏水-超亲油性的表面，该方法可通过控制电聚合过程中的扫描速度和电压参数来控制膜厚。
2存在的问题
一见如故再见陌路
虽然制备超疏水-超亲油表面的方法很多，但
现有方法或多或少存在一些问题。
（1）一些制备方法生产成本较高，如电化学沉
积和化学沉积法等；
一些方法生产效率低下，加工时间长，如阳极氧化法、
高温氧化法等。这些方法由于原理、效率、成本的约束，往往不适用于大量或大面积的超疏水-超亲油表面的制备。
（2）目前，国内制备超疏水滤网主要是通过在
金属网面上喷涂聚四氟乙烯或其他（SiO 2、
十长生
TiO 2）含氟乳液。该方法虽然能获得较理想的超疏水效果，
但是操作过程较复杂，
效率较低，价格昂贵，且F 元素对环境有一定污染，同时超疏水涂层容易脱落，
易导致超疏水性失效。
3结语
综上所述，现有制备超疏水-超亲油表面的方
法或多或少存在一些问题，如大量使用强酸、强碱
和含F 物质，对环境和操作人员造成伤害；
效率低、价格昂贵，超疏水性易失效等不适于工业生产。这就需要研究一种环保的、安全的、可重复性强的超疏水-超亲油表面的制备方法。
参考文献
［1］姚同杰.超疏水材料的制备与应用[D].长春：吉林大学，
2009.
［2］Song J ，Huang S ，Lu Y ，et al.Self -Driven One -Step Oil
Removal from Oil Spill on Water via Selective-Wetta-bility Steel Mesh [J].ACS Applied Materials &Interfaces ，2014，6(22):19858-19865.
［3］代学玉，杨武，郭昊，
等.铜表面超疏水和超亲油银膜的制备和性能[J].机械工程材料，2012(04):42-45.
［4］卜祥玮.超疏水超亲油滤网的制备与应用研究[D].大连：大
连理工大学，2013.
［5］石彦龙，杨武，冯晓娟.超疏水-超亲油棉织物的制备及在
油水分离中的应用[J].高等学校化学学报，2015(09)：1724-1729.
［6］汤玉斐，
高淑雅，赵康，等.静电纺丝法制备超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜[J].人工晶体学报，2014(04)：929-936.［7］杨浩.超疏水/超亲油不锈钢滤网涂层的制备及表面润湿
性研究[D].广州：华南理工大学，2010.
127
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议