1. 研究目的与意义（文献综述）

　　建筑外墙涂层常受到来自外部环境的污染，主要有尘土"大气中漂浮的微小颗粒"油污等，这些污染物附着在外墙涂层表面，不仅影响建筑的美观，同时这些污染物也会通过物理作用或化学作用损坏外墙涂料，降低外墙涂层的使用年限及增加了维护成本，甚至会危及到混凝土结构的稳定性[1]。因此，如何提高外墙涂层的耐污性一直备受人们的关注。
近年来，自然界植物荷叶表面的超疏水自清洁效应为发展耐污性外墙涂层提供了新的理念，所谓超疏水自清洁效应是指水滴能在荷叶表面滚动并带走其表面的污染颗粒，使荷叶表面保持洁净[2]。研究发现，这种超疏水自清洁现象是由荷叶表面的粗糙微纳米乳突结构和低表面能蜡状物的存在共同引起的，其中，微纳米结构对形成超疏水性起着至关重要的作用。在某些昆虫的叶子和翅膀上的自清洁表面是实现自清洁，抗反射，伪装和各种其他功能的多用途，其已经得到全球的研究人员试图模仿[3]。
超疏水表面，即低自由能表面，具有大于150°的水接触角。

多步法制备超疏水表面，通常是指赋予低表面能疏水表面适当的粗糙结构；刻蚀法作为多步法中最常用方法之一，是指利用等离子体聚合、光刻蚀和化学溶剂刻蚀等方法，在基材表面制得微细结构，再通过表面化学修饰获得超疏水表面。Oner等[4]在烃、硅氧烷和氟碳表面，用照相平板印刷及光刻蚀的方法制备出具有微米级柱状阵列结构的硅表面，然后用硅烷偶联剂进行疏水处理得到超疏水性表面；Bico等[5]利用模板刻蚀法，在硅表面制备出具有微米级针状、孔状及条状结构的粗糙表面，经氟化处理后表面水接触角（WCA）分别达到167°、131°及151°；周峰等[6]对铝片进行阳极氧化刻蚀处理，生成纳米针状Al2O3平行纳米森林结构，再用0.5%1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-Octadecyl-trichlorosilan含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂对其表面进行修饰，可获得兼具超双疏(疏油/水)性能的自清洁表面，其油/水双疏性较好，接触角CA

(Contact angle)gt;150°，具有良好的工程应用潜力。

物理气相沉积(Physical vapor deposition，PVD)和化学气相沉积(Chemical vapor deposition，CVD)方法，也常用来制备超疏水表面，其原理为先在基体上沉积形成微-纳米结构膜层，再进行表面活性剂改性。江雷等[7-8]研究了PVD制备的阵列碳纳米管(ACNTs)的润湿性，水与ACNTs膜表面的接触角为158°±1°，且经过氟硅烷修饰之后，表面WCAgt;160°。
刻蚀法与气相沉积法均能获得性能优异的超疏水表面，但制备过程需在真空下进行，对基材和零部件尺寸及结构要求较高，难于实际工程应用。研究人员尝试通过溶胶-凝胶法(Sol-gel)，在大气环境下控制表面构造、提高表面粗糙度，通过表面改性获得超疏水表面。
Tadanaga等[9]利用溶胶-凝胶方法制得透明的氧化铝薄膜，该薄膜经沸水浸泡、干燥、煅烧等工艺处理后可得到具有花瓣状结构的粗糙表面(表面凹凸尺度20~50 nm)，再经氟硅氧烷修饰后可得到透明的超疏水表面。Pu等[10]通过控制各种硅前驱体在溶胶-凝胶过程中的水解和缩合反应，调节微观结构，得到涂层的WCA最大可达165°。除溶胶-凝胶法外，Nakajima等[11]在煅烧过程中利用造孔剂乙酰丙酮铝的升华，在薄膜表面制备出尺度在30~100 nm范围内的微结构，表面经氟硅烷处理后，可得到超疏水薄膜材料，WCA可达150°
Groten和Rühe[12]先在硅基材刻蚀微纳米尺度粗糙度结构，而后浸涂单层含氟聚合物PFA获得超疏水表面，并研究了磨损试验后表面的疏水性，发现微纳米双重结构比单一纳米结构更抗剪切力作用，兼具优异的超疏水性和抗机械磨损性能。郭志光等[13]在工程材料铝、铜表面化学刻蚀后修饰PDMSVT获得类似荷叶表面结构的超疏水表面，该表面在pH=0~14范围内具有超疏水性，显示出良好的耐酸碱性能。张招柱等[14]在喷砂和未喷砂处理的铜表面沉积Ag而后氟化改性，获得的表面也具有优异的超疏水性和耐介质性，进一步研究了其在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能，与裸基材相比，涂层表面腐蚀电位更高，腐蚀电流密度大大降低。
自清洁超疏水涂层能否在实际的进一步推广和应用，需考虑到涂层自身的稳定性。Ding等人通过一种简单的方法制得超疏水聚硅氧烷/TiO2纳米复合涂料，此外进一步研究该涂料在多种环境下的稳定性，结果表明，将超疏水聚硅氧烷/TiO2纳米复合涂层置于温度从-20℃ 至200℃ 的环境30min后，仍然能保持良好的超疏水性。而对pH值从1 至 14的液体，该涂层的接触角均能超过165°。此外，这种聚硅氧烷/TiO2纳米复合涂料可直接喷涂或涂刷在多种基底表面形成超疏水涂层，如铝箔、玻璃片木板、纸片等[15]。
制备具有自清洁功能的疏水涂层一直是国内外研究的重点，研究制备方法简便，自清洁性能优异，且具有防污防菌性能的涂层是该领域研究的热点。

2. 研究的基本内容与方案

本课题研究的内容为：拟采用通过将疏水性聚合物乳液与tio2无机粒子共混的方式制膜，基于表面形貌和化学组成的协同效应增加其疏水性，并测试其相应的疏水性能和表面形貌。

其目的为制备自清洁性能优异，且具有一定抗菌性的功能性涂层。

其中，tio2单分散溶液的制备过程如下：2ml ticl4逐滴加入到8ml乙醇中，冰水浴混合搅拌约15分钟，将所得到的ticl4乙醇溶液逐滴加入40ml苯甲醇溶液中，加热至80℃，恒温油浴9h。

3. 研究计划与安排

第1－3周	查阅相关文献，明确研究内容，了解所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－9周	按照设计方案，制备具有自清洁功能的疏水涂层。采用AFM、接触角测量仪、SEM、椭圆偏光仪等测试技术对制备涂层的形貌、疏水性能进行测试。
第10－12周	对制得的超疏水涂层进行防污、抗菌能力的检测。
第13－14周	总结实验数据，完成并修改毕业论文。
第15周	论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王莉.影响外墙涂料涂层耐污试验结果的因素[j].山西建筑. 2012.38(23):109-110.

[2]s nishimoto, b bhushan. bioinspired self-cleaning surfaces with supwehydrophobicity,

superoleophobicity, and superhydrophilicity[j].rsc advances.2013.3:671-690.