2  实验材料设备与测试表征方法 11

2．1  主要仪器设备及试剂 11

2．2  实验流程 11

2．3  NiO-SiO2-UHMWPE超疏水涂层的制备 12

2．4  结构与表面形貌表征及性能测试方法 13

3  测试结果与实验表征 16

3．1  扫描电子显微镜形貌分析 16

3．2  能量色散X射线谱 16

3．3  白光共聚焦显微镜 18

3．4  X射线光电子能谱 18

3。 5  涂层机械耐久性能测试 19

3．6  水下减阻性能测试 24

结  论 28

致  谢 29

参 考 文 献 30

1  绪论

1．1  引言

自人类文明出现以来，大自然就一直扮演着导师的角色。人类从各种各样的自然现象中受到启发，探索总结其规律并将之予以实际应用，大大推进了人类文明进程的发展。受荷叶启发的超疏水现象便是其中之一。

正如莲叶效应所示，水滴滴落在莲叶表面，会以水珠的形态滑落而下，并带走莲叶表面的灰尘[1，2]。水滴落在超疏水表面上的时候会形成很大的接触角（CA），并且荷叶表面与水滴之间只有很小的粘附力，这也使得其具备自洁脱附、防雨防雪等功能。随着材料科学的不断发展，科学家们深入研究了超疏水表面的各种机理。以莲叶效应为例，科学家们利用现代仪器设备研究了其表面形貌，发现其表面是一种独特的微纳米复合二级结构：首先，其表面上遍布许多微米级乳突，这些乳突每个半径在2～5μｍ之间，相邻之间的水平平均距离为8μｍ，竖直高度平均为11μｍ。而在这微米级结构之上，还密布着平均粒径为90nm的纳米颗粒[3]。这些纳米颗粒以类似绒毛的形态存在于乳突上，使得水滴无法完全进入乳突间的间隙，再加上荷叶表面的蜡质成分天然具备的拒水性，共同促成了莲叶效应的形成。在研究了具有同样特性的鸟类羽毛、蝴蝶翅膀等[4]表面的超疏水现象之后，科学家们发现，这些自然界中的超疏水表面，尽管具有不同形貌特征，但有两点特征是共有的：首先，它们的表面都存在微纳米级的结构，其次它们的表面都是低表面能的。随着研究的发展与深入，这两点特征也成为了超疏水表面形成原理的经典理论。

在近几十年来，人们根据莲叶效应的启发，尝试了许许多多人工制备超疏水表面的方法，然而，这些人工制备表面的机械耐久性通常都不尽如人意，很容易就会因为机械磨损、循环冲刷等遭到破坏从而失去其超疏水功能。因此，人们急迫地想找到一种既能使制得表面保持超疏水特性，又具备良好机械耐久性甚至能自修复的方法。例如付永强等[5]以铝为基底，利用沉积法和刻蚀法制备出铝基超双疏表面；于得旭等[6]利用电沉积镀层的方法，用硫酸铜镀铜，在铜基上得到微纳米粗糙镀层，再将之应用于铝和镍铬不锈钢基体上。都获得了较好的机械耐久性能。

另一方面，超疏水表面所具备的拒水特性，很容易让人联想到将其应用于水下航行减阻。