1. 研究目的与意义（文献综述）

超疏水界面功能材料是一种具有特殊浸润性的材料。对于超疏水材料，水滴呈现良好的球形几何形貌因此无法润湿其表面。其中，在某些超疏水界面，水滴在不浸润表面的同时，还可以自由滚动，并能够带走表面的灰尘等固体杂质，达到自清洁的效果，这种效应称为荷叶效应。科学家发现，大自然中存在着大量具有超疏水性能的生物体结构，除了荷叶，还有水稻，西瓜叶，蝴蝶翅膀，苍蝇的复眼，水黾的腿部，壁虎的脚，鸟类的羽毛等。通过对这些生物体界面的微观观察和表面分析，研究人员找到了形成这类界面所必须具备的条件：第一，微观几何形貌具有较高的表面粗糙度；第二，具有较低的表面自由能。超疏水材料特殊的浸润性使其在抗腐蚀、防雾、油水分离、自清洁等很多方面有较强的应用价值。

超疏水性是固体材料的重要表面特性之一，是一种广泛存在于自然界的表面现象。衡量超疏水性最基本的物理参数是液体在固体表面上的接触角，通常认为接触角小于10°时，液体完全浸润固体表面，此类固体表面为超亲水表面，接触角大于150°时，液体很难浸润固体表面，此类固体表面为超疏水表面。因此，表面的超疏水性主要体现在表面对液体的极端润湿或极端排斥作用。

基于自然界荷叶、水黾腿、蝴蝶翅膀以及蚊子复眼等超疏水表面的启示，仿生构建超疏水表面成为了近年来表界面领域的一个重要研究方向。通过不断地向自然界学习，至今，研究者们以无机物、金属、高分子材料等为原料，制备出多种超疏水材料。江雷等通过多孔氧化铝模板制备了聚丙烯腈纳米纤维，接触角高达 173.8°；冯琳等用聚乙烯醇（pva）通过模板挤压法制备了超疏水表面，接触角可达 171.2°；yao等通过化学气相沉积法制备了分层结构的纳米棒，上层是由纳米片和纳米线构成的网状结构，下层是列阵纳米棒，该表面具有双层粗糙结构，具有超疏水特性；shang h m 等研究了使用不同有机硅通过溶胶凝胶法合成的凝胶的性能，将凝胶涂在载玻片上，并用氟硅烷修饰后，发现以正硅酸乙酯（ teos）为前驱体的一组涂成的薄膜，不仅具有超疏水性能，同时能够提高载玻片的透光性，降低对光的反射率。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：采用sio₂气凝胶为基体材料，利用聚氨酯和sio₂纳米粒子对其改性，制备功能梯度超疏水涂层；

材料表征：对sio₂基超疏水功能梯度涂层进行结构表征和性能测试，采用接触角测试仪、fe-sem、傅里叶红外分析仪、三维轮廓仪等测试技术对超疏水涂层接触角、微观结构、成分、表面粗糙度等性能进行测试。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，制备sio₂基超疏水功能梯度涂层，通过测试分析对方案及时进行优化改进。

第7－10周：采用接触角测试仪、fe-sem、傅里叶红外分析仪、三维轮廓仪等测试技术对超疏水涂层接触角、微观结构、成分、表面粗糙度等性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

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