在大自然中,有很多動植物具有特殊的表面,例如荷葉、丹參葉、玫瑰花瓣 、蚊子的復眼、水黽、壁虎的腳掌、沙漠甲蟲、蝴蝶的翅膀等(圖 1)。

一個*為典型的例子就是荷葉雖然生長在淤泥里，但是其幾乎永遠保持清潔，所以古人可以寫出“出淤泥而不染” 的千古名句。后來，荷葉這種被雨水帶走灰塵的現(xiàn)象稱之為荷葉效應(yīng)，荷葉之所以可以有這種現(xiàn)象，是因為荷葉表面每一個上皮細胞都會長出一個乳突，這些乳突僅有幾個微米大，比人頭皮上的發(fā)絲還細。不僅如此，每個乳突表面都充滿著納米級的小纖毛，這些多級分形的微納結(jié)構(gòu)會吸附空氣，當水珠滴在荷葉上面的時候，由于強大的表面張力，水會被這層氣膜托起來而無法接觸其本身，江雷對此進行了研究，并說明這是超疏水表面形成的重要原因。

超疏水表面具有特殊的潤濕性能，在自清潔、 油水分離 、 抗腐蝕 、 防結(jié)冰 、減阻等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。例如，在織物涂超疏水材料，污垢就不會被輕易染上。還有汽車的擋風玻璃、后視鏡等需要超疏水涂層。在航海中，船只可以通過在外面噴涂超疏水涂層來達到減阻的效果。在石油工業(yè)中，蠟沉積和流動阻塞會導致嚴重的**問題和經(jīng)濟損失，堅固且多功能的超疏水涂層具有優(yōu)異的原油排斥性，從而達到高效的運輸性能。因此，超疏水表面對我們生活有著至關(guān)重要的作用，當然，在不改變原有物體形貌的前提下，透明超疏水材料是我們現(xiàn)在更關(guān)注的方向之一。

根據(jù)潤濕性理論，表面粗糙度較大時，疏水性會增強，但也因此會使光散射的增加而導致透明度的降低。所以，固體表面粗糙度對涂層的透明性和疏水性的影響是相互制約的。因此，調(diào)控制備工藝，使表面具有適宜的粗糙度，同時滿足透明性和超疏水性的要**制備超疏水性透明涂層的關(guān)鍵。可見光的波長為400~700nm。為了保證透光率，一般表面粗糙度尺度小于可見光波長的四分之一?；诖藯l件，本文首先介紹了透明超疏水的相關(guān)理論，并介紹了透明超疏水表面的制備方法；其次，重點歸納了不同物質(zhì)來構(gòu)建透明超疏水表面的粗糙度，*后展望了透明超疏水表面的應(yīng)用前景和發(fā)展方向。

潤濕是一種常見的表面現(xiàn)象，潤濕過程是固液界面取代固氣界面的過程。早在1805年，Young就描述了理想光滑固體表面上液體的潤濕模型，并從理論上指出了制備超疏水表面的條件之一—低表面自由能，但是這是建立在理想光滑表面上，實際上理想光滑表面并不存在，所以在1936年，Wenzel研究粗糙表面的潤濕行為時，認為液體會完全潤濕粗糙表面的微小凹槽，并得到了表面粗糙度可以提高親水表面的親水性和疏水表面的疏水性的結(jié)論。1944年,Cassie等在研究粗糙表面潤濕行為時認為,粗糙表面凹槽中的空氣在與液體接觸時,被完全堵截在凹槽中,并指 出了制備超疏水的**個條件—粗糙結(jié)構(gòu)。

固體表面粗糙度對涂層的透明性和疏水性的影響是相互制約的。由于表面粗糙度的增大，增加了光線在涂層傳播過程中的散射作用。一方面，涂層疏水性由于表面粗糙度的增大而增強，另一方面，涂層的透明性卻隨粗糙度的增大而降低。因此，調(diào)控制備工藝，使表面具有適宜的粗糙度，同時滿足透明性和超疏水性的要**制備超疏水性透明涂層的關(guān)鍵。

透明超疏水表面的制備有很多種方法(圖 2)。

化學氣相沉積(CVD)是指化學氣體或蒸汽在基質(zhì)表面反應(yīng)合成涂層或納米材料的方法，從理論上來說，它是很簡單的：兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導入到一個反應(yīng)室內(nèi)，然后它們相互之間發(fā)生化學反應(yīng)，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上。

溶膠凝膠法(sol-gel)通常以無機物或金屬醇鹽作為前驅(qū)體，在酸性或堿性條件下進行水解、縮合，形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠再經(jīng)陳化，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)或多孔的粗糙結(jié)構(gòu)。

噴涂法是*常用的制備超疏水材料的方法，通常會先將無機納米粒子或聚合物分散在水或有機溶劑中，再對其進行改性，然后噴在基底上形成一層低表面能的粗糙層。該方法的優(yōu)勢是不需要復雜的設(shè)備，只需一個帶氣泵的噴槍，操作流程簡單，并且不受基底的限制，幾乎對任何基底都適用。Zhu等提出了一種簡單的噴涂方法，制備了厚度為82μm的超雙疏涂層，該涂層具有較高的透射率(>80%)和機械強度。