3.1水下超疏水材料
3.1.1硅表面
微结构硅表面是利用飞秒激光烧蚀实现水下超疏水性的第一个例子 。 硅晶片是典型的固有亲水性材料 。 Yong等人通过飞秒激光烧蚀很容易在硅表面制备出分级粗糙微结构 。 图7a ， b显示了飞秒激光烧蚀后制备的硅表面的SEM图像 。 在合成表面上有一个自组织微山阵列（图7a） 。 微山的直径约为6μm ， 高度约为2.9μm 。 微山排列成正方形阵列 ， 周期为10μm 。 每个微山的表面进一步装饰有丰富的纳米级突起（图7b） 。 在四个相邻的微山之间形成微型孔 。 孔的平均直径为8μm ， 深度达到4.6μm 。 测量这种微/纳米级分级结构的表面粗糙度为2.46μm 。 平坦硅表面上的小水滴显示的水接触角（WCA）为≈60°（图7c） 。 通过形成分级微结构 ， 硅表面的亲水性可以大大增强 。 当水滴滴到激光烧蚀表面上时 ， 它将迅速扩散并完全湿润结构化区域（图7d） 。
图7 飞秒激光烧蚀后硅表面的微观结构和水下超疏水性 。
关于水下油的润湿性 ， 平坦的硅表面在水介质中表现出共同的疏油性 。 此类表面上的水下油滴通常为球形 ， OCA为124.6±1°（图7e） 。 与平坦硅表面上的小油滴相比 ， 飞秒激光烧蚀粗糙表面上的油滴形状近似球形 ， 其OCA增加到159.4±1°（图7f） 。
飞秒激光烧蚀硅表面水下超疏水性的形成机理与鱼鳞相同 。 分级粗糙硅表面对水下油滴的超亲油性和超低粘附性可通过Cassie润湿状态的水下版本来解释（图4f） 。 如果样品浸入水中 ， 飞秒激光诱导的粗糙硅表面将因其在空气中的超亲水性而被水完全润湿 。 结果 ， 微/纳米级分级结构的谷被水填充 。 当小油滴进一步滴到样品表面时 ， 分层微结构中的水将在油滴下方形成截留水垫 。 由于水（极性分子）和油（非极性分子） ， 截留的水垫能够防止油滴渗透到微结构中 。 由于水下油滴只能与微山阵列的顶部接触 ， 油滴与硅衬底之间的接触面积显著减小 ， 从而导致飞秒激光结构化硅表面的水下超亲油性和极低的油粘附性 。
【飞秒激光诱导水下超疏水表面研究进展（1）】上述结果表明 ， 在将样品浸入水中后 ， 平坦硅表面的空气中亲水性将转变为疏油性 ， 并且通过飞秒激光诱导的分级微结构 ， 疏油性可以进一步放大为水下超疏油性 。
来源：A Review of Femtosecond-Laser-Induced Underwater Superoleophobic Surfaces Advanced Materials Interfaces doi.org/10.1002/admi.201701370
参考文献：L. Zhai M. C. Berg F. C. Cebeci Y. Kim J. M. Milwid M. F. Rubner R. E. Cohen Nano Lett. 2006 6 1213.；G. H. Kim B.-H. Lee H. Im S.-B. Jeon D. Kim M.-L. Seol H. Hwang Y.-K. Choi RSC Adv. 2016 6 41914.
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