【摘要】潤濕性(wettability)是固體界面由固-氣界面轉變為固-液界面的現象，它是決定材料應用的一個重要性質。通過改變固體表面潤濕性并制備超疏水性的高功能紡織品引起了各方面的高度關注，本文從固體表面潤濕性的基本原理出發，重點介紹超拒水纖維制品制備新技術及其最新的研究成果。
伴隨著社會的發展、人類的進步，多功能性紡織品的市場需求越來越大，防水、拒水等功能性織物越來越受到消費者青睞，尤其是高檔服裝、運動裝、風衣、雨衣以及醫護人員等專用防護服裝。近年來，功能性紡織品的開發和生產技術如防水、拒水紡織品加工新技術進展較快，新的生產工藝不斷涌現。潤濕性(wettability)是固體界面由固-氣界面轉變為固-液界面的現象，固體表面的浸潤性由兩個因素共同決定：一是固體表面的化學組成，二是固體表面的粗糙度。依據粗糙結構-荷葉效應、絨毛結構-彈性效應對粗糙結構表面的浸潤性研究結果，超疏水性表面可以通過兩種方法制備：一種方法是利用疏水材料來構建表面粗糙結構，另一種方法是在粗糙表面上修飾低表面能的物質。
l 固體界面疏水浸潤性基本理論
1.1 Young’s方程
Young[1]通過對物質表面親、疏水性的開創性研究，揭示了在理想光滑表面上，當液滴達到平衡時各相關表面張力與接觸角之間的函數關系，提出了著名的Young’s方程：cosθ=(γsv-γsl)／γlv式中：γsv 為固體表面在飽和蒸汽下的表面張力，γlv為液體在它自身飽和蒸汽壓下的表面張力，γsv，為固、液間的界面張力，θ為氣、液、固三相平衡時的接觸角。
1.2 Wenzel方程
Wenzel[2]就膜表面的粗糙狀況對疏水性的影響進行深入研究，對楊氏方程進行修正，提出著名的Wenzel方程：cosθ=r(γsv-γsl)／γlv，且cosθr='rcosθ。式中：r為粗糙度。粗糙度指實際的固-液界面接觸面積與表觀固-液界面接觸面積之比(r≥1)。Wenzel方程揭示了均相粗糙表面的表觀接觸角與本征接觸角之間關系，當固體表面由不同種類的化學物質組成時，不適用此方程。
1.3 Cassie-Baxter方程
Cassie和Baxter[3]提出可以將粗糙不均勻的固體表面設想為一個復合表面的Cassie-Baxter方程：cosθr='?1cosθ1+ ?2cosθ2。式中：θl、θ2為液體在成分1和成分2表面的本征接觸角，?1、?2分別表示成分1和成分2所占的單位表觀面積分數(?1+?2='1)。
1.4 親水，疏水劃界的標準
對于親水、疏水劃界的標準，較為普遍的說法是以90°為界限，即：當θ＞90°時，固體表面表現為疏水性質：當θ＜90°時，表現為親水性質。但最近的研究表明[4]，親水和疏水的實際界限應定義在約65°，按照此定義，疏水界面的范圍被擴大了。嚴格地說，超疏水性是指液滴在固體表面的接觸角大于150°時固體表面所具有的浸潤性。
2 織物仿生的超拒水表面制備技術
2.1 溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機化合物或無機材料的重要方法，金屬有機或無機化合物經過溶膠-凝膠化和熱處理形成氧化物或其他固體化合物，其過程是：用液體化學試劑(或粉狀試劑溶于溶劑)或溶膠為原料，在液相中均勻混合并進行反應，生成穩定且無沉淀的溶膠體系，放置一定時間后轉變為凝膠，經脫水處理，在溶膠或凝膠狀態下成型為制品，在略低于傳統的溫度下燒結[5]。
溶膠-凝膠技術在織物表面構造適宜的粗糙結構，通過分子價鍵接上低表面能質，從而制備超疏水表面。例如，Mihami[6]小組利用溶膠-凝膠(solgel)法在玻璃片上制備了A1203凝膠薄膜，然后在沸水中浸泡進行粗糙化處理，在很短的30s時間內得到了具有類花狀結構的多孔A1203薄膜，最后用氟硅烷修飾薄膜，得到與水的接觸角為165°的超疏水性透明薄膜;于明華等人用液氨做催化劑，在棉織物表面制得接觸角達到145°的超疏水表面[7]。另一種方法是添加能與氧化物基體發生共聚反應形成共價鍵的添加劑來實現超疏水性，例如，Cho等以一種具有四重氫鍵的有機硅超分子為原料，在制備過程中添加少量低分子量聚二甲基硅氧烷(PDMS)，利用溶膠-凝膠過程，得到了超疏水性表面[4]。
溶膠-凝膠法具有的特殊優勢：可以在很短的時間內獲得分子水平的均勻性;可以實現分子水平上的均勻摻雜;能夠在大氣中進行操作，為低溫化學過程，成分容易控制;工藝簡單、設備要求低、適合大面積制膜;可以制備各種新型材料，該方法不僅容易制備各種功能性有機-無機薄膜，而且可以制備表面粗糙、多孔等特殊結構表面。
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