固體表（biǎo）麵性質它來啦——超疏水自清潔

自清潔（jié）表麵是指表麵的灰塵，汙物（wù）可以通過自然力（lì）如風，雨，重力等自行脫落（luò）或者降解的表麵。自清潔（jié）表麵分為超疏水型物理自清潔（jié）表麵和光催化型化學自清（qīng）潔表麵。眾所周知，荷葉表（biǎo）麵由於超（chāo）疏水性而具有物理自清潔性能，可以（yǐ）將灰塵從（cóng）表麵除去（qù）。這種物理（lǐ）自清潔特性（xìng）使得玻璃、紡織品、木材、塑料和建築物（wù）等能夠抵禦水、細菌、汙垢（gòu）等帶來的汙染。這不僅可以節省維（wéi）護時間和成本，還（hái）可以減少水和化學品的使用，從而為保護生態係統做出貢（gòng）獻。近年來，超疏水自（zì）清（qīng）潔材料因其在工業，農業，軍事和日（rì）常生活中的重要優勢而備受關注。

超疏水表麵自清潔原理

通常，超疏水表麵是指對水接（jiē）觸角（jiǎo）大於150°，同時滾動角小於10°的表麵。由（yóu）於接觸角滯後的不同（tóng），超疏水表麵可分（fèn）為以下五種狀態：Wenzel 狀態、Cassie 狀態、微納米結構的“荷葉”狀 態Wenzel和 Cassie 狀態（tài）之間的過渡亞穩態、和 “壁虎”狀態。超疏水表麵在自清潔、防霧/霜、油/水 分（fèn）離、抗生物（wù）粘附和微流體係統方麵有（yǒu）非常重要的應用價（jià）值，因而（ér）引起人（rén）們（men）廣泛的研究興趣。

      超疏水自清潔原理可通過表麵的動態潤濕行為（wéi）來解釋。Cassie 理（lǐ）論（lùn）指出水滴與超疏水固體表（biǎo）麵屬於複合接觸，即在此模型下（xià）液（yè）麵界麵包括液-固（gù）、液-氣兩個界麵，而液-氣界麵占比很大，所以水滴實際滾（gǔn）動（dòng）時（shí）的摩（mó）擦阻力很小。另外，灰塵與超疏水表麵的（de）附著力遠小於灰塵與水滴的（de）附著力，因此在（zài）一定的傾斜角下，水滴可以在滾動的（de）同時快速帶走汙漬，最終實現（xiàn）超疏水自清潔效果。

光（guāng）催化表麵自清潔（jié）原理

光催化自清潔表麵一般負（fù）載有（yǒu）光催化效應的（de）納米顆粒，不僅具（jù）有光催化降解有機汙染物的特性，同時還兼具殺（shā）菌除臭和防紫外線性能。二氧化鈦作為光催化劑，由於其優異的光催化效果和（hé）化學穩（wěn）定性， 已廣泛應用於光催化功能表麵的（de）製備。當 TiO2 被能量（liàng）大於其（qí）禁帶能的（de）光照射時，其（qí）價帶電子躍遷至導帶，所產生的電子-空穴對會遷移到TiO2 表（biǎo）麵，從而通過界（jiè）麵電荷轉移來發生還原和氧化反應:具有強還（hái）原性的電子可以將周圍的（de）氧還原成活（huó）性離子氧，而具有氧化性的空穴能（néng）與表麵吸（xī）附的水分子或氧氧根離子反應， 生成具有強氧化性的氫氧自由基。TiO2光催化劑納米粒子在光照下所表現出（chū）的極（jí）強（qiáng）的氧化-還原作用，最終可以（yǐ）將有機汙（wū）染（rǎn）物氧化還原成 CO2、 H2O 等（děng）無機小分子物質，同時達到抑製（zhì）細菌生長和病毒活性的能（néng）力，以實現自清（qīng）潔的目的，以負載納米 TiO2的棉（mián）織物為例（lì），其光（guāng）催化（huà）反應機理圖如下圖所示。

結語