固體表麵性質（zhì）它來啦——超（chāo）疏水自清潔

自清潔表麵是指表麵的灰塵，汙物可以通過自然（rán）力如（rú）風，雨，重力等自行（háng）脫落或者降解的表麵。自清（qīng）潔表麵（miàn）分為超疏水（shuǐ）型（xíng）物（wù）理自清潔表麵和光催化型化學自清潔表麵。眾所周知，荷葉表麵由於（yú）超（chāo）疏水性而具有物理自清潔性能，可以將灰（huī）塵從表麵除去。這種物理自（zì）清潔特性使得（dé）玻璃、紡織品、木材、塑料（liào）和建築物等能（néng）夠抵禦水、細菌、汙垢等帶（dài）來的汙染。這不僅（jǐn）可以節省維護時間和成本，還可以（yǐ）減少水和化學品的使用，從而為保護生態係統做出（chū）貢獻。近年來，超疏水自清潔材料因其（qí）在工業，農（nóng）業，軍事和日常生活中的重要優（yōu）勢而備受關注。

超疏（shū）水表麵自清潔原理

通常，超疏水表麵是指對水接觸角大於150°，同時滾動角小於10°的表麵。由於接觸角滯後的（de）不同，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（de）“荷葉”狀 態Wenzel和 Cassie 狀態之間的過渡亞穩態、和 “壁虎”狀態。超疏水表麵在自清潔（jié）、防霧/霜、油/水 分離、抗生物（wù）粘附和（hé）微流體係統方麵有非常重要的應用價（jià）值，因而引起人們（men）廣泛的研究興趣。

      超疏水自清潔（jié）原理（lǐ）可通過表麵的動態潤濕行為來解釋。Cassie 理論指出水滴與超疏水固體表麵屬於複合接觸，即（jí）在此模型下（xià）液麵界麵包（bāo）括液-固、液-氣（qì）兩個界麵，而液-氣界麵（miàn）占比很大，所（suǒ）以水滴實際滾動時的摩擦阻力很（hěn）小。另外，灰塵與超疏水表麵（miàn）的附著力遠小於灰塵與水滴的附著力，因此在一定的傾斜角下，水滴可以在滾動的同時快速帶走汙（wū）漬，最終實現超疏（shū）水自清潔效果。

光催化表麵自清潔原理（lǐ）

光（guāng）催（cuī）化自清潔表麵一般負載有光催化效應的納米顆粒，不僅（jǐn）具有光催化降解有機汙染物的特性，同（tóng）時還兼具殺菌除（chú）臭和防紫外（wài）線性能。二氧（yǎng）化鈦作為光催（cuī）化劑，由（yóu）於其優異的光催化（huà）效果和化學（xué）穩定性， 已廣泛應用於光催化功能表麵的製備。當 TiO2 被能量大（dà）於其（qí）禁帶能的光照射時，其價帶電子躍遷至導帶，所產生的電子-空穴對會遷移到（dào）TiO2 表麵，從而通過界麵電荷轉移來發（fā）生還原和氧化（huà）反應:具有（yǒu）強還原性的電子可以將周圍的氧還原成活性離子氧，而（ér）具有氧化性的空穴能與表（biǎo）麵吸（xī）附（fù）的水分子或氧氧根離子反應， 生成（chéng）具有強氧化性（xìng）的氫氧自由基。TiO2光催化劑（jì）納米粒子在光照下所（suǒ）表現出的極強的氧化-還原作用，最終可以將有機汙（wū）染物氧化還原（yuán）成 CO2、 H2O 等無機小分子物質，同時（shí）達到抑製細菌生長和（hé）病毒活性的能力，以（yǐ）實現自清潔（jié）的目的，以負載納米 TiO2的棉織物為例，其光催化反應機理圖如下圖所示。

結語