自愈合超疏水表面修復(fù)方式的研究進(jìn)展

梅鋒，宋兵，金欣，牛家?guī)V，錢曉明，王聞?dòng)睿?/p>

（1.天津工業(yè)大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，天津300387；2.明新旭騰新材料股份有限公司，浙江嘉興314000）

引言

經(jīng)過(guò)了數(shù)千萬(wàn)年的演變，自然界中許多動(dòng)植物都進(jìn)化出了獨(dú)特超疏水結(jié)構(gòu)，如荷葉表面布滿了200 nm~10 μm級(jí)的凸起和低表面能的蠟質(zhì)，使得水滴、淤泥、灰塵等很難在其表面停留[1]；水黽借助腿上微/納米級(jí)剛毛與水面形成一層空氣墊，可以在水面上以超過(guò)其體長(zhǎng)數(shù)百倍的速度穿行[2]；除此之外，包括蚊子復(fù)眼[3]、壁虎腳掌[4]、蝴蝶翅膀[5]等都表現(xiàn)出了特殊的超疏水性。伴隨著仿生學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)中的興起以及超疏水材料在自清潔[6]、油水分離[7]、金屬防腐[8]、防結(jié)冰[9-10]等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，人們對(duì)自然界中水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°的超疏水現(xiàn)象表現(xiàn)出了濃厚的興趣。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)大自然是通過(guò)將微/納米級(jí)粗糙度結(jié)構(gòu)與低表面能材料相結(jié)合才得以實(shí)現(xiàn)這一迷人的功能。受此啟發(fā)，研究人員在超疏水領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展，設(shè)計(jì)出多種超疏水表面的制備方法，如靜電紡絲法[11]、氣相沉積法[12]、刻蝕法[13]、模板法[14]、噴涂法[15]等，各類超疏水表面制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。目前仿生超疏水表面已經(jīng)可以同時(shí)滿足水接觸角＞170°，滾動(dòng)角＜3°[16]，然而大多數(shù)的仿生超疏水表面都無(wú)法擺脫“壽命不長(zhǎng)”魔咒，當(dāng)受到機(jī)械摩擦或化學(xué)腐蝕時(shí)，表面微/納米粗糙度結(jié)構(gòu)和低表面能物質(zhì)容易受到損傷，從而喪失超疏水性[17]，這在很大程度上限制了超疏水材料在實(shí)際生活中的應(yīng)用。通過(guò)模仿自然界中的生命系統(tǒng)，賦予超疏水表面自愈合特性，既能夠延長(zhǎng)超疏水材料的使用壽命，又降低了后期的維護(hù)成本，是解決超疏水表面不持久的有效途徑。本文以構(gòu)造超疏水表面的兩大關(guān)鍵性因素為出發(fā)點(diǎn)，從低表面能物質(zhì)的補(bǔ)充和表面形貌修復(fù)這兩個(gè)方面介紹了自愈合超疏水表面修復(fù)方式的相關(guān)研究進(jìn)展，最后對(duì)自愈合超疏水表面目前存在的問(wèn)題提出了展望。

表1 超疏水表面的構(gòu)造方法及優(yōu)缺點(diǎn)Tab.1 Advantages and disadvantages of fabrication methods for superhydrophobic surface

1 低表面能物質(zhì)的補(bǔ)充

采用低表面能物質(zhì)對(duì)基材進(jìn)行修飾是構(gòu)造超疏水表面必要條件之一[18]，常用來(lái)賦予基材低表面能的物質(zhì)包括氟硅烷、硅氧烷、脂肪胺、脂肪醇等[19]。當(dāng)超疏水表面的低表面能物質(zhì)受到機(jī)械摩擦或化學(xué)腐蝕后，超疏水性能下降甚至喪失。將低表面能物質(zhì)作為愈合劑儲(chǔ)存在基材的孔隙或者微膠囊中被證明是修復(fù)受損超疏水涂層的有效策略[20]。在溫度、濕度、光照的刺激下，愈合劑會(huì)加速?gòu)牟牧峡紫痘蛭⒛z囊中釋放并自發(fā)的轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的頂層，實(shí)現(xiàn)受損區(qū)域表面能的最小化，從而恢復(fù)固有的超疏水屬性。

1.1 溫度誘導(dǎo)型

目前關(guān)于自愈合超疏水表面的研究中，大部分的研究是溫度誘導(dǎo)型，這是因?yàn)樯郎貢?huì)顯著加快愈合劑分子的流動(dòng)性，由于分子的旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)，親水性的極性基團(tuán)往往更傾向于隱藏在涂層內(nèi)部，更多的疏水基團(tuán)暴露在表面，使表面自由能最小化。

Zhou等[21]采用兩步濕化學(xué)法制備出了一種自愈合超疏水織物。第一步先將織物浸漬疏水納米SiO2溶膠中，為其提供必要的微/納米級(jí)粗糙度，第二步將織物浸漬在含有1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS17）和聚偏二氟乙烯-co-六氟丙烯(PVDF-HFP)的溶液中，賦予其低表面能的屬性，干燥后的織物表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性（WCA=172°,WSA=2°）。O2等離子體刻蝕后（化學(xué)損傷），涂層表面的-CF3基團(tuán)被親水基團(tuán)取代，織物的接觸角由172°降為0°，室溫下放置12 h或130℃下加熱5 min，織物孔隙中的氟硅烷向損傷處遷移，涂層表面能大大降低，織物的水接觸角恢復(fù)到171°，即便經(jīng)過(guò)了100次O2等離子體刻蝕和熱修復(fù)過(guò)程，涂層織物依然能夠保持著優(yōu)良的超疏水性。然而不管是涂層織物的干燥過(guò)程還是自愈合過(guò)程都是在130℃的高溫下進(jìn)行的，這會(huì)導(dǎo)致織物的機(jī)械性能下降。

針對(duì)高溫對(duì)織物的機(jī)械性能的影響，Cao等[22]提出了一種在低溫下制備自愈性超疏水織物的方案。該方案是將織物浸漬在由聚二甲基硅氧烷（PDMS）、十八胺（ODA）、四氫呋喃（THF）組成的溶液體系中，織物在40℃下干燥30 min后獲得超疏水性，涂層可經(jīng)受120次標(biāo)準(zhǔn)洗滌和5000次磨損，其超疏水性不發(fā)生明顯變化。區(qū)別于大部分超疏水涂層的微/納米結(jié)構(gòu)是依靠在基體表面引入SiO2、TiO2、Fe3O4等微納米級(jí)粒子或者刻蝕法來(lái)實(shí)現(xiàn)，低表面能的十八胺作為該方案超疏水的關(guān)鍵，在一定濃度下可以在織物表面形成多層次的納米級(jí)粗糙度。當(dāng)織物表面的低表面能物質(zhì)受到化學(xué)刻蝕或者物理摩擦后，織物接觸角從161.6°降到了50°左右，在室溫（12 h）或40℃（20 min）即恢復(fù)其超疏水性。在不降低織物超疏水性的情況下，刻蝕和熱修復(fù)過(guò)程至少可以循環(huán)8次，但是在第3次循環(huán)后，織物恢復(fù)超疏水性的時(shí)間開始變長(zhǎng)，這主要是由于隨著刻蝕次數(shù)的增加，織物空隙中儲(chǔ)存低表面能的PDMS/ODA被慢慢消耗。

制備超疏水涂層時(shí)常常伴隨著丙酮、四氫呋喃、甲醇等有機(jī)溶劑的使用，存在著環(huán)境污染、成本高、安全性低等問(wèn)題，以水取代有機(jī)溶劑來(lái)制備綠色環(huán)保的水性超疏水涂料是目前研究熱點(diǎn)方向之一。Zhou等[23]報(bào)道了一種水性超疏水涂層體系，將納米級(jí)聚四氟乙烯（PTFE）、氟碳表面活性劑（Zonyl321）、氟硅烷分散在水溶液中，形成均勻懸浮液。獲得的懸浮液可通過(guò)噴涂或浸漬的方式應(yīng)用于各類基材上，磨損后的超疏水涂層，在135℃熱處理10 min后便可再次恢復(fù)超疏水性。鑒于納米級(jí)PTFE存在加工困難、成本高以及抗輻射性較差等問(wèn)題，Zhao等[24]在此基礎(chǔ)上，采用商用的聚偏氟乙烯乳液粒子(PVDF)代替PTFE來(lái)提供納米級(jí)粗糙度。當(dāng)表面受損后，升高溫度加快了氟硅烷向涂層表面遷移的速率，涂層的超疏水性得以恢復(fù)。然而Zonyl321是“C8”類全氟化合物，雖然能夠有效降低水溶液的表面能，但也容易被生物吸收，存在著致癌風(fēng)險(xiǎn)，早在2010年就被美國(guó)和歐盟禁止使用。

雖然升高溫度可以顯著的加快超疏水涂層的愈合速度，但是環(huán)境溫度達(dá)到上述的高溫，必然是需要提供額外的加熱設(shè)備，這限制了自愈合超疏水涂層的大范圍應(yīng)用，同時(shí)在加熱過(guò)程中也消耗了大量的能源。

1.2 相對(duì)濕度誘導(dǎo)型

除了溫度可以加速愈合劑向受損部位遷移外，相對(duì)濕度變化也可實(shí)現(xiàn)相同的效果。Li等[25]以靜電紡絲的聚偏二氟乙烯（PVDF）膜為基材，通過(guò)吡咯單體原位化學(xué)氧化聚合反應(yīng)和氟硅烷（FAS）的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)（CVD）制備了一種自愈合超疏水PVDF膜。當(dāng)膜表面的FAS被等離子體刻蝕后，親水性聚吡咯暴露出來(lái)，形成親水狀態(tài)。PVDF膜在相對(duì)濕度為50%的環(huán)境中放置5 h后，親水膜吸收水分，促使受損表面下方的FAS疏水劑向表面遷移，最大限度降低表面自由能，從而恢復(fù)其超疏水性。此外、刻蝕和修復(fù)過(guò)程可以重復(fù)多次，而超疏水性沒有明顯降低。

Li等[26]采用層層自組裝法（LBL）將聚丙烯胺鹽酸鹽（PAH）、磺化聚醚醚酮（SPEEK）、聚丙烯酸（PAA）的聚電解質(zhì)絡(luò)合物依次沉積制備出具有分層結(jié)構(gòu)的聚合物多孔涂層，通過(guò)化學(xué)氣相沉積將全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)沉積到聚合物多孔涂層中，最終得到自愈合超疏水涂層。采用O2等離子體刻蝕破壞涂層的表面低表面能的POTS層，破壞后涂層接觸角降為0°，SEM顯示超疏水涂層的表面形貌在蝕刻前后沒有發(fā)生明顯變化，這表明超疏水涂層失效的原因并非由粗糙度變化引起。將涂層轉(zhuǎn)移至相對(duì)濕度5%的環(huán)境中，多孔涂層中儲(chǔ)備的POTS愈合劑在濕度誘導(dǎo)下向聚合物頂層遷移，160 h后涂層恢復(fù)超疏水性，其自愈機(jī)理如圖1所示，即使經(jīng)過(guò)6次刻蝕和濕度修復(fù)過(guò)程，涂層接觸角仍可保持在160°，而且隨著聚合物涂層所處環(huán)境濕度的提高，愈合劑向涂層表面的遷移速度顯著提高，相對(duì)濕度對(duì)涂層愈合速度的影響如圖2所示。

圖1 聚合物涂層自愈機(jī)理[26]Fig.1 Self-healing principle of polymer coating[26]

圖2 相對(duì)濕度對(duì)涂層愈合速度影響[26]Fig.2 Effect of relative humidity on the healing speed of the coating[26]

LBL技術(shù)繁瑣耗時(shí)而且CVD技術(shù)需要在高溫高壓的密閉環(huán)境中方可進(jìn)行，使用該方法在大尺寸物體表面或者在非封閉環(huán)境中制備超疏水涂層依然是極具挑戰(zhàn)性的，因此在后續(xù)的工作中Li[27]課題組等人對(duì)上述方案進(jìn)行了優(yōu)化，采用噴涂法代替了LBL和CVD，在不影響超疏水涂層的超拒水效果和自修復(fù)能力的前提下，大大簡(jiǎn)化了超疏水涂層的制備過(guò)程。更重要是，當(dāng)嵌入的愈合劑耗盡時(shí)，僅需重新噴涂POTS即可重新恢復(fù)自愈能力，使得在戶外條件下大規(guī)模制備超疏水涂層成為現(xiàn)實(shí)。

1.3 光照誘導(dǎo)型

與溫度誘導(dǎo)愈合劑向受損面轉(zhuǎn)移的作用機(jī)理相似，光誘導(dǎo)主要是利用光熱材料將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能來(lái)達(dá)到升溫的目的，以此來(lái)控制微膠囊中疏水劑的釋放或者加快低表面能物質(zhì)向被損傷處遷移速率。

Li等[28]通過(guò)將紫外光（UV）響應(yīng)微膠囊和近紅外光（NIR）響應(yīng)的炭黑納米粒子、疏水納米SiO2以及水性硅橡膠混合，制備了一種UV和NIR雙向響應(yīng)的自愈合超疏水涂層。當(dāng)涂層受到摩擦而被毀壞后，既可以通過(guò)UV光催化TiO2NPS分解微膠囊來(lái)釋放疏水劑，還可以借助炭黑粒子在NIR光照射下吸熱融化微膠囊外殼，來(lái)實(shí)現(xiàn)微膠囊中疏水劑的釋放，從而恢復(fù)涂層的超疏水性。

由于UV光和NIR光這些特殊的光源不具備普遍適用性[29]，所以采用自然光誘導(dǎo)超疏水表面實(shí)現(xiàn)自愈合這一過(guò)程受到了學(xué)者們的關(guān)注。Zhang等[30]以低表面能的十八胺（ODA）納米球?yàn)楹耍跃哂辛己霉鉄徂D(zhuǎn)化能力的PDA（聚多巴胺）為殼，制備了一種水性O(shè)DA@PDA核殼納米球結(jié)構(gòu)。ODA@PDA核殼結(jié)構(gòu)在陽(yáng)光下被破壞，ODA從破損的核殼結(jié)構(gòu)中釋放出來(lái)，以修復(fù)受損表面，即使是承受了50次O2等離子體刻蝕或10次標(biāo)準(zhǔn)洗滌，光照后織物依然可以恢復(fù)超疏水性。該方案在制備自愈合超疏水織物的過(guò)程中不涉及有機(jī)溶劑和含氟試劑的使用，對(duì)人體和環(huán)境危害小，僅需在太陽(yáng)光照射8 min就可恢復(fù)超疏水性，避免了額外能量消耗，為制備綠色無(wú)氟的自愈合超疏水織物提供了一條新方案，但該方法并非完美，由于PDA價(jià)格十分昂貴，想要實(shí)現(xiàn)商用并不現(xiàn)實(shí)。

不同的天氣條件，如晴天和陰天，會(huì)導(dǎo)致光照強(qiáng)度的變化，不可避免的影響光熱轉(zhuǎn)換效率和自愈效果，基于此，Li等[31]提出了一種集光熱和焦耳熱轉(zhuǎn)換優(yōu)點(diǎn)于一體的自愈合超疏水表面。該超疏水涂層以聚苯胺（PANI）海綿為導(dǎo)電基材，PDMS為粘合劑，粘附多壁碳納米管（MWCNT）和經(jīng)聚多巴胺（PDA）改性的三氧化鎢（WO3）納米顆粒制備的。得益于PANI和MWCNTs顯著的熱轉(zhuǎn)換能力和高導(dǎo)電性，改性海綿可以快速將太陽(yáng)能或電能轉(zhuǎn)化為熱能，顯著提高分子鏈的遷移率，縮短自愈時(shí)間。通過(guò)蝕刻引入的極性基團(tuán)也加速了它們向內(nèi)層的移動(dòng)，更多的PDMS鏈可以聚集在表面并完成自愈過(guò)程。

光作為地球上最豐富的資源之一，取之不盡用之不竭，利用光照來(lái)加快低表面能物質(zhì)轉(zhuǎn)移速度具有清潔、環(huán)保的特點(diǎn)，但其修復(fù)效率比較低，只能在特定的光照條件下發(fā)揮作用。

2 表面形貌的修復(fù)

只通過(guò)降低材料表面能的方式來(lái)賦予基體超疏水性是不可能的，即使是使用表面能最小的-CF3（6.7 mJ/m2）進(jìn)行修飾，光滑表面水接觸角也不會(huì)超過(guò)120°[32]。改變基體表面的立體微結(jié)構(gòu)，在其表面形成合適的微納米粗糙度結(jié)構(gòu)也是實(shí)現(xiàn)超疏水性的必備條件[33]，然而在實(shí)際使用過(guò)程中，無(wú)論超疏水涂層多么堅(jiān)固，其表面形貌都避免不了受到物理?yè)p傷（摩擦、剮蹭、水洗等）而被破壞。與能夠自然再生的生物不同，人工表面微觀結(jié)構(gòu)的重建目前依然面臨著不小的挑戰(zhàn)。

2.1 納米粒子遷移型

當(dāng)超疏水涂層的表面微觀形貌被破壞后，納米粒子借助材料的流動(dòng)性在受損處再次隨機(jī)排列是常見用來(lái)實(shí)現(xiàn)粗糙度修復(fù)的方法。Wang等[34]制備了一種自愈合超疏水涂層，氟硅烷改性后的SiO2為織物提供了約為116 nm的粗糙度，氟化癸基多面體倍半硅氧烷低聚體(FD-POSS)在氟硅烷溶液中形成透明粘液，既降低材料的表面能，又使得SiO2能夠緊緊地固定在織物表面。涂覆過(guò)后的織物甚至對(duì)包括乙醇在內(nèi)的低表面張力液體都表現(xiàn)超強(qiáng)的拒液性。超疏水涂層被刀片刮傷后，拒液性能明顯下降，140℃加熱30 min織物恢復(fù)超疏水，物理?yè)p傷后的修復(fù)機(jī)理是當(dāng)溫度升高后，融化后的涂層流動(dòng)性變強(qiáng)，SiO2也會(huì)伴隨著涂層的流動(dòng)而向劃痕區(qū)域遷移，冷卻后被破壞的形貌得以修復(fù)。

Puretskiy等[35]開發(fā)了一種可自愈合的超疏水材料，該材料基于高氟化結(jié)晶可融蠟，并加入了SiO2制備而成。與中等親水的SiO2（200 nm）混合時(shí)，會(huì)在蠟晶表面形成層次粗糙的形貌，產(chǎn)生超疏水性，超疏水表面的前進(jìn)和后退接觸角都在152°左右。雖然納米顆粒會(huì)因被刀片劃傷而從涂層表面脫落，但當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到氟化蠟的熔點(diǎn)時(shí)（60℃），蠟質(zhì)融化會(huì)導(dǎo)致納米顆粒重新組合并遷移到涂層表面，恢復(fù)其超疏水行為。

這類自愈合超疏水涂層主要是借助溫度的刺激來(lái)激活材料的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)納米粒子在涂層表面的重新排列，從而重建原有的粗糙度結(jié)構(gòu)。修復(fù)過(guò)程操作簡(jiǎn)單，與通過(guò)在損傷處補(bǔ)充低表面能物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)疏水性的恢復(fù)相比，在整個(gè)修復(fù)的過(guò)程中不涉及相關(guān)組分的消耗，修復(fù)效率并不會(huì)隨著修復(fù)次數(shù)的增加而下降。

2.2 表層剝離型

在自然界中，哺乳動(dòng)物的皮膚可以通過(guò)有效的跨尺度結(jié)構(gòu)變形來(lái)適應(yīng)外部應(yīng)力，受這些生物力學(xué)的啟發(fā)，Huang等[36]通過(guò)在牛皮絨面革表面沉積TiO2納米顆粒和PDMS而得到了一種接觸角為164.6°的耐磨的自愈合超疏水絨面革，修復(fù)原理如圖3所示。當(dāng)絨面革受到磨損時(shí)，附著在絨面革表面的納米粒子脫落，疏水性下降，但隨著磨損的進(jìn)行，絨面革上的膠原纖維通過(guò)將纖維束分裂成微米級(jí)纖維，立即增加磨損區(qū)域的微觀粗糙度。一旦磨損加劇，微觀纖維開始釋放其折疊端，形成納米纖維刷，從而提高納米級(jí)粗糙度。該表面將磨損本身作為觸發(fā)因素，引發(fā)從微尺度到納米尺度的主動(dòng)交叉尺度結(jié)構(gòu)變形，對(duì)受損的粗糙度進(jìn)行即時(shí)原位自我修復(fù)，顯示出粗糙度再生能力，反應(yīng)快速而直接，無(wú)需外部刺激。

圖3 超疏水絨面革自愈機(jī)理[36]Fig.3 Self-healing principle of superhydrophobic suede[36]

與之相似，受自然界中爬行動(dòng)物定期蛻殼來(lái)保護(hù)身體的啟示，Wu等[37]提出了一種仿生設(shè)計(jì)來(lái)修復(fù)超疏水表面，頂層為PDMS和SiO2構(gòu)建的超疏水層，中間層引入水溶性的聚乙烯醇（PVA）樹脂作為緩沖層和犧牲層，底層是聚四氟乙烯（PTFE）納米粒子構(gòu)造的超疏水層。當(dāng)頂部超疏水表面被劃傷時(shí)，水會(huì)和緩沖層接觸并導(dǎo)致其溶解，無(wú)需任何額外的操作，隱藏在緩沖層后的PTFE超疏水層隨即被揭開，從而實(shí)現(xiàn)超疏水性能的恢復(fù)。

2.3 形狀記憶型

形狀記憶聚合物（SMP）是一種能感知外界條件（熱、光、電、水等）變化，自發(fā)從臨時(shí)形狀恢復(fù)到原始形狀的智能響應(yīng)型材料[38]。Lv等[39]首次使用SMP材料來(lái)展示超疏水涂層的自愈能力，該方法以電沉積后的鎳金屬板為模板，通過(guò)在環(huán)氧樹脂形狀記憶聚合物上復(fù)制類似荷葉表面微納米級(jí)凸起，構(gòu)建了一種新的超疏水表面。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的加熱過(guò)程（120℃下30 min），即可恢復(fù)在外力作用下被毀壞的立體粗糙度結(jié)構(gòu)。這種特殊的自愈合能力主要?dú)w功于聚合物形狀記憶功能，當(dāng)溫度升高到玻璃化溫度時(shí)，高聚物大分子鏈的運(yùn)動(dòng)性被激活，從熱力學(xué)上來(lái)講，熵增有利于使分子構(gòu)象變回永久構(gòu)象，從而實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。

與使用外部熱源和其他加熱方法相比，光熱自修復(fù)技術(shù)可以在材料使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，這對(duì)材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義，Zhang等人[40]報(bào)道了一種具有光熱自愈合微觀結(jié)構(gòu)的超疏水涂層，該涂層由SMP和氟硅烷修飾的多壁碳納米管組成。多壁碳納米管能夠?qū)⑽盏墓饽苻D(zhuǎn)化為熱能，在應(yīng)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)損傷時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的自愈性能，在陽(yáng)光下照射10 min便實(shí)現(xiàn)自愈。

與噴涂法、模板法、靜電紡絲法相比，飛秒激光刻蝕法因其加工精度高、效率高、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)而被應(yīng)用于精細(xì)的微/納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[41-42]。Bai等[43]利用飛秒激光在SMP表面構(gòu)建微柱陣列，研制了一種陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的自愈合超疏水表面。得益于SMP基體中摻雜的氧化石墨烯（RGO），在一次陽(yáng)光照射下，RGO-SMP復(fù)合材料可迅速的將溫度提高到材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，因此超疏水表面的形狀記憶行為很容易被陽(yáng)光觸發(fā)，一旦RGO-SMP材料的微柱陣列被擠壓或拉升變形，表面就會(huì)失去超疏水性，在陽(yáng)光下照射幾分鐘，原始的表面形貌和潤(rùn)濕性完全恢復(fù)。經(jīng)過(guò)了10次的變形和恢復(fù)，材料的接觸角依然可以保持在153°以上，滾動(dòng)角保持在8°以下。

利用某些聚合物的形狀記憶效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)超疏水表面形貌的恢復(fù)，這為設(shè)計(jì)自愈合超疏水表面開辟了一些新的視角，但就目前而言，很少有聚合物具有形狀記憶效應(yīng)，環(huán)氧樹脂仍為研究的重點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然已有多種自愈合超疏水表面的方法被設(shè)計(jì)出來(lái)，但就目前而言，自愈合超疏水表面制備方法還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，要想實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，仍有一些問(wèn)題需要解決。

（1）現(xiàn)有的自愈合超疏水表面制備方法復(fù)雜耗時(shí)，設(shè)計(jì)快速、低能耗、可規(guī)?；苽涞姆椒ㄆ仍诿冀蕖?/p>

（2）制備自愈合超疏水表面過(guò)程中幾乎都使用了劇毒有機(jī)溶劑和含氟聚合物，帶來(lái)的環(huán)境、成本和安全方面的問(wèn)題不容小覷，水性無(wú)氟自愈合超疏水表面才是未來(lái)發(fā)展的方向。

（3）無(wú)外界刺激情況下，自愈合超疏水表面修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用，因此需要開發(fā)一種無(wú)需外界刺激即可實(shí)現(xiàn)快速愈合的方法。

（4）目前關(guān)于自愈合超疏水表面的研究大多僅針對(duì)其中一個(gè)因素進(jìn)行修復(fù)，所以還需要結(jié)合各自特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超疏水表面低表面能物質(zhì)和表面形貌同步修復(fù)。