基于微銑削的微結(jié)構(gòu)尺寸與形狀對(duì) PMMA 表面疏水性的影響

余劍武，陸岳托，羅紅，仝瑞慶，宋金根

（1.湖南大學(xué) 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410082； 2.汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410082）

疏水與超疏水表面在防水、防冰[1-2]、防霧[3]、自清潔[4]及液滴導(dǎo)向[5]等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，如何制備疏水甚至超疏水表面是當(dāng)前一大研究熱點(diǎn)。目前制備疏水性和超疏水性表面的方法主要包括自下而上壓印[6]、軟光刻[7]、噴涂和等離子處理[8-9]等。Ogihara 等[10]使用噴涂技術(shù)在紙張表面制備了透明的超疏水SiO2涂層，且涂層具有一定的抗脫落能力，在書籍保存方面表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。Jokinen 等[11]使用離子刻蝕與離子沉積等多種技術(shù)，使表面同時(shí)具備超疏水性和超親水性，能夠控制液滴形狀并進(jìn)行液體分離，在生物應(yīng)用、微流控平臺(tái)等方面都有很好的應(yīng)用前景。然而，這些方法制備的疏水表面微結(jié)構(gòu)形狀可控性差，這在很大程度上限制了表面微結(jié)構(gòu)形狀尺寸與其疏水性能的相關(guān)性量化研究。與之相比，傳統(tǒng)機(jī)械微加工方法具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可通過設(shè)定切削參數(shù)和刀具路徑，直接控制加工外形和尺寸[12]。但結(jié)合公開文獻(xiàn)報(bào)道，目前關(guān)于傳統(tǒng)機(jī)加工方法制備的疏水和超疏水表面的研究十分有限。

在理論方面，Wenzel 和Cassie 等人作出了重要貢獻(xiàn)，他們提出的Wenzel 理論[13]和Cassie 理論[14]是目前主要的表面潤(rùn)濕性理論，分別對(duì)應(yīng)Wenzel 狀態(tài)和Cassie 狀態(tài)兩種潤(rùn)濕狀態(tài)。兩種理論都使用表面本征接觸角和表面微結(jié)構(gòu)的粗糙度因子進(jìn)行微結(jié)構(gòu)表面接觸角的預(yù)測(cè)，其中，本征接觸角為液滴在光滑材料表面的接觸角，而粗糙度因子則與表面的微結(jié)構(gòu)有關(guān)?；谶@兩種理論，Yoshimitsu 等[15]在硅片表面制備了規(guī)則微槽陣列和方柱陣列，通過控制微結(jié)構(gòu)的凸臺(tái)寬度，來控制粗糙度因子的大小，進(jìn)而對(duì)比水滴在兩種微結(jié)構(gòu)表面接觸角的理論計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)測(cè)量值。李萍[16]則通過微磨削方式在玻璃表面制備微V槽陣列，研究了微V 槽陣列表面溝槽周期對(duì)玻璃表面疏水性的影響。宋昊等[12]進(jìn)一步細(xì)化了這些研究，針對(duì)微槽寬度、凸臺(tái)寬度與接觸角的關(guān)系進(jìn)行了部分實(shí)驗(yàn)。這些研究數(shù)據(jù)表明，Wenzel 理論和Cassie 理論能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)表面接觸角進(jìn)行預(yù)測(cè)，然而當(dāng)粗糙度因子較大時(shí)，Wenzel 理論和Cassie 理論的預(yù)測(cè)效果并不理想，預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值存在很大差異，需要進(jìn)一步研究不同尺寸參數(shù)與接觸角的關(guān)系。Chen等[17]更是直接指出這兩種理論不足以解釋粗糙表面存在的各向異性。FENG 等人[18]也進(jìn)一步提出，液滴在材料表面除了Wenzel 和Cassie 狀態(tài)，還存在另外三種狀態(tài)：Wenzel-Cassie 過渡狀態(tài)、“荷葉現(xiàn)象”及“壁虎現(xiàn)象”。此外，Wenzel 理論和Cassie 理論使用粗糙度因子來預(yù)測(cè)接觸角值，雖然在一定范圍內(nèi)有效，但不能直觀而準(zhǔn)確地揭示每一種尺寸參數(shù)（如微結(jié)構(gòu)高度、寬度等）與表面潤(rùn)濕性的關(guān)系。因此，探究微結(jié)構(gòu)不同尺寸參數(shù)與接觸角的單獨(dú)關(guān)系，對(duì)理解表面疏水性及各向異性具有重要意義。此外，目前關(guān)于液滴在不同微結(jié)構(gòu)陣列表面潤(rùn)濕現(xiàn)象的對(duì)比研究仍鮮有報(bào)道。

為探究表面微結(jié)構(gòu)形狀尺寸與其疏水性能的相關(guān)性，本文以水滴接觸角和形狀為評(píng)價(jià)指標(biāo)，開展了PMMA 微結(jié)構(gòu)表面疏水性單因素實(shí)驗(yàn)研究。首先設(shè)計(jì)四種微結(jié)構(gòu)陣列：溝槽陣列、方柱陣列、圓形和橢圓形陣列。然后針對(duì)目前疏水表面微結(jié)構(gòu)形狀可控性差的問題，通過精密數(shù)控微銑削方式，在PMMA 表面加工四種微結(jié)構(gòu)陣列。最后使用單因素研究方法，系統(tǒng)地研究微槽寬度、深度和凸臺(tái)寬度三個(gè)特征尺寸參數(shù)對(duì)微溝槽陣列和微方柱陣列表面接觸角的影響，并通過觀察液滴在四種微結(jié)構(gòu)陣列表面的形狀和疏水現(xiàn)象，對(duì)比性地討論了微結(jié)構(gòu)形狀特征與其各向同性和各向異性疏水性能的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 微結(jié)構(gòu)陣列設(shè)計(jì)

根據(jù)本文的研究目標(biāo)，考慮微結(jié)構(gòu)表面疏水性各向同/異性因素，并結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研，選取了文獻(xiàn)研究中比較典型的溝槽陣列和方柱陣列兩種微結(jié)構(gòu)。另外根據(jù)現(xiàn)有精密數(shù)控微銑削的加工能力，新設(shè)計(jì)了兩種具有回轉(zhuǎn)特征的圓形和橢圓形陣列。四種微結(jié)構(gòu)的形 狀和特征具有較好的代表性，微結(jié)構(gòu)形狀尺寸參數(shù)為微槽寬度B、微槽深度H和凸臺(tái)寬度C。四種微結(jié)構(gòu)陣列的設(shè)計(jì)示意圖及尺寸參數(shù)如圖1 所示。

圖1 微結(jié)構(gòu)陣列設(shè)計(jì)示意圖 Fig.1 Design diagram of microstructure arrays: a) microgroove array; b) micro square-pillar array; c) micro circle array; d) micro ellipse array

1.2 微結(jié)構(gòu)陣列加工

基體材料選用PMMA（Polymethyl methacrylate）聚合物。該聚合物廣泛用于疏水性評(píng)價(jià)表征，且相對(duì)于金屬和陶瓷材料而言，具有更為優(yōu)異的機(jī)械加工性能，能夠更好地保證微結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸精度[12]。加工設(shè)備采用北京精雕公司的JDPMS16_A 三軸雕刻機(jī)床。為了保證微結(jié)構(gòu)的微銑削加工精度，刀具使用定制的精密半開錐刀。經(jīng)過多次反復(fù)加工試驗(yàn)，確定了最終微銑削加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速8000 r/min，進(jìn)給速度48 mm/min。

對(duì)加工好的微結(jié)構(gòu)陣列表面的碎屑和毛刺進(jìn)行 去除，隨后放在清水中超聲清洗15 min，于室溫下自然干燥后，使用超景深三維顯微系統(tǒng)Keyence VHX-5000對(duì)表面微結(jié)構(gòu)加工效果進(jìn)行直接表征。

1.3 疏水性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了系統(tǒng)地研究微槽寬度、微槽深度和凸臺(tái)寬度三種微結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)微溝槽陣列和微方柱陣列表面接觸角的影響，使用單因素實(shí)驗(yàn)研究方法來設(shè)計(jì)兩種微結(jié)構(gòu)陣列的疏水性試驗(yàn)，變量分別為微槽寬度B、微槽深度H和凸臺(tái)寬度C，各變量的取值范圍如表1 和表2 所示。

表1 微溝槽陣列疏水性試驗(yàn)設(shè)計(jì) Tab.1 Design of microgroove arrays hydrophobicity experiment

表2 微方柱陣列疏水性試驗(yàn)設(shè)計(jì) Tab.2 Design of micro square-pillar arrays hydrophobicity experiment

1.4 疏水性實(shí)驗(yàn)

疏水性實(shí)驗(yàn)測(cè)試液體為水（體積3 μL），測(cè)試環(huán)境溫度為室溫。接觸角值使用上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JC2000D1 接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量；使用CCD 相機(jī)拍攝水滴在不同微結(jié)構(gòu)表面的形狀，研究微結(jié)構(gòu)陣列方式對(duì)疏水性的影響。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，對(duì)樣件進(jìn)行超聲清洗。實(shí)驗(yàn)測(cè)得其未經(jīng)加工的PMMA 表面接觸角，即本征接觸角為80°。

水滴形狀在微溝槽陣列和微橢圓形陣列表面顯示出明顯的各向異性，因此需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的接觸角來評(píng)估其疏水性能。以微溝槽陣列為例，兩個(gè)方向的接觸角定義如下：沿圖2a 中x軸方向（與槽平行）觀測(cè)的角度稱為垂直接觸角，用θ⊥表示，如圖2b 所示；沿圖2a 中y軸方向（與槽垂直）觀測(cè)的角度稱為平行接觸角，用θ∥表示，如圖2c 所示。對(duì)于各向同性較好的微方柱陣列和微圓形陣列，可以用一個(gè)接觸角來評(píng)估，用θ表示。

圖2 接觸角測(cè)量示意圖 Fig.2 Measurement diagram of contact angle: a) top view of water droplet; b) measurement diagram of vertical contact angle θ⊥; c) measurement diagram of parallel contact angle θ∥

2 結(jié)果及分析

2.1 微結(jié)構(gòu)微銑削加工效果

通過超景深顯微鏡的測(cè)量，得到了四種微結(jié)構(gòu)陣列的實(shí)際加工尺寸如表3 所示。需要指出的是，對(duì)于 橢圓形陣列，表中給出的為短軸方向上的尺寸，長(zhǎng)軸方向的尺寸與短軸方向的尺寸呈13/7 的比例關(guān)系。從表3 可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)變量的實(shí)際加工尺寸相對(duì)于設(shè) 計(jì)尺寸偏差可控制在±5 μm 內(nèi)，因此使用微銑削方式可以獲得較高的加工尺寸精度。

為了對(duì)表面微結(jié)構(gòu)的微銑削加工效果進(jìn)行評(píng)估，使用Keyence VHX-5000 測(cè)得了微溝槽陣列、方柱陣列、圓形陣列和橢圓形陣列四種微結(jié)構(gòu)陣列的表面輪廓，如圖3 所示，具體樣件編號(hào)為S10、S18、S28、S29。由圖3 可知，采用設(shè)定的微銑削工藝參數(shù)加工的微結(jié)構(gòu)陣列形狀完整，邊界明顯，沒有明顯毛刺，取得了較為理想的加工效果。

表3 各微結(jié)構(gòu)陣列的實(shí)際加工尺寸 Tab.3 Actual machining dimension of microstructure arrays

2.2 微溝槽陣列疏水性

表4 為微溝槽陣列疏水性試驗(yàn)中測(cè)量得到的接觸角，平行接觸角θ∥和垂直接觸角θ⊥的偏差范圍均可控制在±1.5°內(nèi)，一致性較好。

圖3 不同微結(jié)構(gòu)陣列表面形貌 Fig.3 Surface morphology of different microstructure arrays: a) microgroove array; b) micro square-pillar array; c) micro circle array; d) micro ellipse array

表4 微溝槽陣列接觸角值 Tab.4 Contact angle value of microgroove arrays

圖4 為微溝槽陣列的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與接觸角之間的關(guān)系圖。從圖4a 中可以明顯看出，微槽寬度B增加對(duì)垂直接觸角θ⊥和平行接觸角θ∥都有促進(jìn)作 用。當(dāng)微槽寬度B由84.86 μm 增大到208.77 μm 時(shí)，θ⊥從129.4°增至143.5°，增量為14.1°；而θ∥則從62.3°增至69.6°，增量為7.3°，小于θ⊥的增量值。圖4b為凸臺(tái)寬度C對(duì)θ⊥和θ∥的影響規(guī)律。與微槽寬度產(chǎn)生的影響完全不同，隨著凸臺(tái)寬度C不斷增加，垂直接觸角θ⊥與平行接觸角θ∥都呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。凸臺(tái)寬度C由36.22 μm 增大到133.94 μm，θ⊥從138.3°降至124.0°，幅度為14.3°；而θ∥則從75.0°降至66.3°，幅度為8.7°，小于θ⊥的變化幅度。微槽深度H對(duì)θ⊥和θ∥的影響規(guī)律如圖4c 所示。微槽深度H對(duì)兩個(gè)方向接觸角的影響為：隨著微槽深度H不斷增加，垂直接觸角θ⊥不斷增大，平行接觸角θ∥不斷減小。當(dāng)微槽深度由63.76 μm 增大到136.60 μm 時(shí)，θ⊥從125.8°增至141.8°，增量為16.0°；而θ∥則從81.5°降至72.0°，接觸角減少了9.5°，也小于θ⊥的變化值。這表明當(dāng)微結(jié)構(gòu)尺寸變化時(shí)，垂直接觸角的變化比平行接觸角的變化更為明顯。

值得注意的是，平行接觸角θ∥并沒有隨微槽深度H的增加而增大，卻呈現(xiàn)完全相反的變化趨勢(shì)。這是因?yàn)榕c液滴在光滑表面的平鋪現(xiàn)象相比，微溝槽陣列表面存在釘扎效應(yīng)。研究表明[19-20]，對(duì)于微溝槽結(jié)構(gòu)陣列，在垂直接觸角方向上因?yàn)榇嬖谶B續(xù)的槽壁，會(huì)對(duì)液滴產(chǎn)生十分明顯的附著現(xiàn)象，液滴要向垂直于槽方向進(jìn)一步擴(kuò)張，需要很大的能量才能突破連續(xù)槽壁，即產(chǎn)生所謂的“釘扎效應(yīng)”[21]。釘扎效應(yīng)的存在導(dǎo)致液滴在微溝槽陣列表面比在光滑表面沿重力方向具有更高的高度，這意味著微槽表面的液滴在重力方向上會(huì)受到更大的重力作用。但因高度變高而產(chǎn)生的重力勢(shì)能并沒有達(dá)到突破釘扎效應(yīng)所需要的能量值，此時(shí)，平行觀測(cè)方向上的接觸現(xiàn)象與光滑表面的接觸情況相似，不存在需要大量突破能量的槽壁，導(dǎo)致液滴在平行觀測(cè)方向上得以不斷向前延伸，從而使接觸角值不斷下降。

圖4 微溝槽陣列表面微結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與接觸角的關(guān)系 Fig.4 Relationship between different microstructure parameters and contact angle on the surface of microgroove arrays: a) microgroove width; b) boss width; c) microgroove depth

已有研究表明，液滴所駐留的微槽數(shù)越少，接觸 角就越大[17,22]。當(dāng)使用的液滴體積恒定時(shí)，液滴所駐留的微槽數(shù)目將由兩個(gè)尺寸參數(shù)決定：微槽寬度B和凸臺(tái)寬度C。圖4a、b 進(jìn)一步揭示了微槽數(shù)目與接觸角的關(guān)系：在相同液體體積下，只有微槽寬度的增加才使液滴接觸角變大，而凸臺(tái)寬度的增加會(huì)使液滴接觸角變小。此外，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的垂直接觸角θ⊥都在 120°～145°之間，這表明溝槽類微結(jié)構(gòu)在垂直于微槽方向上具有很好的疏水性能，但是接觸角始終沒有達(dá)到150°，即沒有呈現(xiàn)出超疏水性質(zhì)。

2.3 微方柱陣列疏水性

與微溝槽陣列不同，液滴在微方柱陣列表面呈現(xiàn)出球冠狀，具有良好的各向同性。表5 為微方柱陣列接觸角的測(cè)量值，接觸角θ的偏差范圍均可控制在±1.5°內(nèi)，一致性較好。

圖5 為微方柱陣列表面結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與接觸角θ之間的關(guān)系圖。從圖5a 可以明顯看出，接觸角θ隨著微槽寬度B增加而逐漸減小，當(dāng)微槽寬度B由70.76 μm增大到138.99 μm 時(shí)，θ從130.3°減小為102.1°。圖5b 揭示了接觸角θ與凸臺(tái)寬度C的關(guān)系，當(dāng)凸臺(tái)寬度C由47.52 μm 增大到128.04 μm 時(shí)，θ從114.9°增至129.5°。與微溝槽的溝槽數(shù)目由微槽寬度B和凸臺(tái)寬度C所決定一樣，微方柱的方柱數(shù)目也由微槽寬度B和凸臺(tái)寬度C決定，且方柱數(shù)目與液滴接觸角的關(guān)系也和微溝槽在這方面的結(jié)論相似[17]：當(dāng)液滴體積恒定時(shí)，液滴所跨越的方柱數(shù)目越少，接觸角越大。但對(duì)比圖5a 和圖5b 可以發(fā)現(xiàn)兩種微結(jié)構(gòu)的不同之處：微方柱陣列中對(duì)接觸角起正向促進(jìn)作用的是凸臺(tái)寬度C，而不是微槽寬度B。

圖5c 為接觸角θ與微槽深度H的關(guān)系，隨著微槽深度的不斷增加，接觸角θ逐漸變大。所有微方柱陣列的接觸角都大于100°，這表明方柱微結(jié)構(gòu)的存在使PMMA 表面的潤(rùn)濕性質(zhì)從親水性（＜90°）轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷裕ǎ?0°）。但由于PMMA 表面未進(jìn)行任何化 學(xué)處理，其本質(zhì)依然是親水性表面，因而該微方柱陣列的表面接觸角仍保持在較低范圍。由此推測(cè)，在給定微槽深度范圍內(nèi)，只憑借方柱微結(jié)構(gòu)而不進(jìn)行化學(xué)改性，很難使原本親水的PMMA 表面具備超疏水特性（接觸角＞150°）。

2.4 不同微結(jié)構(gòu)陣列形狀的疏水性

前面分析了微結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)微溝槽陣列和方柱陣列表面的疏水性的影響，本文還選取了結(jié)構(gòu)尺寸相近的四種微結(jié)構(gòu)陣列，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)觀察水滴在四種表面微結(jié)構(gòu)的形狀，來分析不同微結(jié)構(gòu)陣列方式的疏水性。如圖6 所示，從兩個(gè)方向（斜視和俯視）來觀察液滴的形狀，各微結(jié)構(gòu)尺寸按照其樣件編號(hào)如表3 所示。在俯視圖中水滴中間為光圈。

表5 微方柱陣列接觸角值 Tab.5 Contact angle value of micro square-pillar arrays

圖5 微方柱陣列表面微結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與接觸角的關(guān)系 Fig.5 Relationship between different microstructure parameters and contact angle on the surface of micro square-pillar arrays: a) microgroove width; b) boss width; c) microgroove depth

圖6 水滴在不同微結(jié)構(gòu)表面的形狀 Fig.6 Shapes of water droplet on different microstructure surfaces: a) microgroove array; b) micro square-pillar array; c) micro circle array; d) micro ellipse array

從圖6a、d 可以看出，水滴在微溝槽陣列和橢圓形陣列上呈現(xiàn)出橢球冠狀，都表現(xiàn)出明顯的各向異性，而水滴在微溝槽陣列的各向異性最為明顯。這是因?yàn)樗卧谖喜坳嚵械拇怪苯佑|角方向上受到明顯的釘扎效應(yīng)影響所致，如圖6a 的斜視圖（左圖） 所示，在平行于槽的方向上，水滴與PMMA 的固-液-氣三相接觸線如同一條直線。而在微橢圓形陣列中，與微溝陣列一樣，在垂直接觸角θ⊥方向上，水滴也受到釘扎效應(yīng)的影響而表現(xiàn)出149.4°±1.3°的大接觸角。不同的是，沿長(zhǎng)軸方向，從短軸端點(diǎn)到長(zhǎng)軸端點(diǎn)的過程中，水滴與槽壁從平行關(guān)系變?yōu)榇怪标P(guān)系，這使得液滴從微梯形槽的自由擴(kuò)張狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭茚斣?yīng)影響的狀態(tài)，因此其平行接觸角θ∥也呈現(xiàn)較高的值，為103.2°±1.1°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微溝槽陣列中平行接觸角的最大值81.5°。微圓形陣列（圖6c）可以認(rèn)為是微橢圓形陣列的特例，在其各個(gè)觀測(cè)方向上，固-液-氣三相的接觸狀態(tài)都由釘扎效應(yīng)主導(dǎo)，表現(xiàn)出很好的球冠狀，其各個(gè)方向的接觸角值都為 130.2°± 1.3°。因此，釘扎效應(yīng)可以使微結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)更大的接觸角值。本研究中，橢圓的長(zhǎng)短軸尺寸比例為13/7，根據(jù)微橢圓、圓形陣列及微溝槽陣列表面的水滴形態(tài)來看，橢圓的長(zhǎng)短軸比對(duì)水滴的接觸形態(tài)有較大的影響，可以推測(cè)微橢圓形陣列的長(zhǎng)短軸比例越大，其接觸液體情況越接近平行微溝槽陣列。

對(duì)比圖6b、c 的水滴形狀可以發(fā)現(xiàn)，水滴在微方柱陣列表面雖然也呈現(xiàn)球冠狀，但與微圓形陣列所呈現(xiàn)的球形狀相比，其形態(tài)更類似于球形與方形的組合，這表明微方柱陣列表面依然保留了一定的各向異性。其原因可在圖6b 中發(fā)現(xiàn)：從斜視圖可以看出，在微方柱陣列表面，柱與柱之間存在間隙，這導(dǎo)致固-液-氣三相線的不連續(xù)性，使液體受釘扎效應(yīng)的影響在不同方向上并不均勻。而水滴在圓形陣列表面的各個(gè)方向上受到釘扎效應(yīng)的影響十分均勻，這導(dǎo)致了水滴在兩種微結(jié)構(gòu)表面上形狀的差異。

3 結(jié)論

1）采用微銑削加工的微結(jié)構(gòu)陣列尺寸精度較高，尺寸偏差在±5 μm 內(nèi)，且微結(jié)構(gòu)形狀完好，邊界清晰，無明顯毛刺，這表明使用微銑削加工的表面微結(jié)構(gòu)可控性好。

2）微結(jié)構(gòu)尺寸和陣列方式對(duì)PMMA 表面疏水性有較大的影響。對(duì)于微溝槽陣列，隨著微槽寬度的增加，垂直接觸角θ⊥和平行接觸角θ∥都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；與之相反，隨著凸臺(tái)寬度的增加，兩個(gè)方向的角度都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；而隨著微槽深度的增加，θ⊥不斷變大，θ∥則不斷減小，同時(shí)垂直接觸角θ⊥對(duì)微結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的變化更為敏感。對(duì)于微方柱陣列，微槽寬度的增加會(huì)導(dǎo)致接觸角下降，相反，凸臺(tái)寬度和微槽深度的增加都對(duì)接觸角有促進(jìn)作用。但因結(jié)構(gòu)參數(shù)選取范圍太小，未能充分量化結(jié)構(gòu)參數(shù)與疏水角的關(guān)系，這一點(diǎn)將在以后工作中進(jìn)行研究。

3）通過對(duì)比水滴在幾種微結(jié)構(gòu)表面所呈現(xiàn)的潤(rùn)濕現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)水滴在微溝槽陣列和微橢圓形陣列表面呈現(xiàn)橢球冠狀，具有明顯的各向異性，其中微橢圓形陣列表面表現(xiàn)出良好的疏水性，其垂直接觸角θ⊥和平行接觸角θ∥分別為149.4°和103.2°；而水滴在微方柱陣列和微圓形陣列表面為球冠狀，表現(xiàn)出較好的各向同性。由此可推斷，微結(jié)構(gòu)形貌對(duì)稱，其表面疏水性趨于各向同性（如方柱陣列和微圓形陣列表面）；反之，則趨向各向異性（如微溝槽陣列和微橢圓形陣列）。

4）通過設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)的形狀和陣列方式，合理運(yùn)用釘扎效應(yīng)和固-液-氣三相接觸線的不連續(xù)性，可以控制液滴在微結(jié)構(gòu)表面的形狀和疏水狀態(tài)，從而制備功能可控的仿生表面。