综述:超浸润表面构建技术及其在玻璃工业中的应用进展
《Materials Today Nano》:Advances in the construction of super-wetting surfaces and their application in the glass industry
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时间:2025年10月28日
来源:Materials Today Nano 8.2
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本综述系统分析了超浸润(super-wetting)表面改性技术在玻璃工业中的关键作用,重点探讨了从自然仿生到理论模型(Young/Wenzel/Cassie模型)的发展脉络,聚焦防雾防尘等应用市场的技术进展,并提出未来需提升户外耐久性等性能指标的研究方向。
浸润性作为固体表面的基本特性,由材料表面的化学组成和微观几何结构共同决定,其量化指标为液滴在固体表面形成的接触角(contact angle)。超浸润表面主要分为超亲水(superhydrophilic)和超疏水(superhydrophobic)两大类。该领域的理论基础可追溯至1805年英国科学家Thomas Young提出的Young方程,首次对浸润性进行定量描述。随后Wenzel模型和Cassie模型进一步引入表面粗糙度因子,解释了实际表面结构与理想模型的偏差,为超浸润材料的设计提供了理论支撑。
自然界中存在大量具有特殊浸润特性的生物体,为材料科学提供了丰富的灵感来源。例如荷叶表面的超疏水性和自清洁效应(莲花效应),水滴可形成近乎完美的球体并滚落带走灰尘;蚊子复眼具有优异的防雾功能;水稻叶片呈现水滴定向滑动行为;水黾腿部的超疏水结构使其能够在水面行走。这些生物系统启发了仿生超浸润材料的开发,推动了该领域从自然仿生到解决实际应用需求的研究进程。
超浸润表面的理论模型已从Young模型、Wenzel模型发展至Cassie模型,通过引入表面粗糙度因子修正的Cassie-Baxter方程更符合实际测量值。本文系统总结了超浸润表面改性技术在玻璃工业中的发展现状,重点分析了防雾、防尘等主流应用方向的技术进展,并指出户外应用可靠性仍需提升等现存问题。
尽管超浸润涂层取得显著进展,但其户外应用性能可靠性仍需重点优化。未来研究应聚焦以下方向:提升涂层耐久性与机械稳定性,开发多功能一体化涂层体系,优化大面积制备工艺的成本效益比,建立标准化性能评价体系。通过持续创新推动超浸润玻璃在建筑、交通等领域的产业化应用。
(注:原文为材料科学领域综述,涉及生命科学领域的关键词有限,已根据原文实际内容提取相关术语。全文归纳严格遵循原文内容,未添加非原文信息。)
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