曾接到一个双疏涂料项目，研发一个高光泽的既疏水又疏油的涂料。经过6个月的努力，尝试各种技术路线，最终没有达到目标。双疏涂料，为什么这么难做呢？我们今天试着来分析一下。

当涂料表面上水的接触角大于90°时，为疏水表面，而接触角大于150°时，称为超疏水表面，不仅疏水也疏油，成为所谓双疏表面。由于水的表面张力为72 mN/m，而油为20-30 mN/m，从这里看出，仅通过表面张力的改变是很难达到双疏表面的。

但人们发现自然界的荷叶，芸苔表面仅为一般的蜡覆盖，但与水的接触角可达160°，表现出超疏水的性质，这种现象被称为荷叶效应。水在蜡上的接触角不可能有如此之高，是什么原因使荷叶等具有如此好的超疏水性呢？经研究证明这些天然植物表面无例外地都非常粗糙。

荷叶表面由无数微米级乳突组成，每个微米级乳突上又为无数纳米级乳突所覆盖，这种微米纳米结构造成荷叶具有极高的粗糙度。正是荷叶特殊的表面微观形貌，使它具有超疏水性。为了更好地了解荷叶效应，我们使用杨氏公式，

cosθ =(γSG -γSL)/γLG

下图：光滑表面上液滴的接触角

杨氏公式中本征接触角的大小只决定于表面张力，而表面张力是由化学组成决定的。

在粗糙表面上接触角不仅和表面张力有关也和表面粗糙度i有关，杨氏公式忽略了表面微观形貌对接触角的影响，因此杨氏公式只适用于光滑表面。

当在粗糙表面上时，将粗糙度i引入公式，得到下式：

cosθ'=i(γSG -γSL)/γLG

θ'为在粗糙表面上的接触角。也可表示为

cosθ'=icosθ

当液体在平滑表面上的接触角大于90°时，i 增加时，θ' 遂渐增大，直至获得超

疏水表面或双疏表面。

进一步分析，在粗糙表面上的液滴并不一定能充满所有沟槽，在液体下可能有空气存在。

用fs表示固体表面上固体的比例，这时空气占比为1-fs，那么杨氏公式进一步改写为：

cosθ'=fs（1+cosθ）+1

根据这个公式，具一定亲水性质的表面，若其表面具有高粗糙度的特殊纳米级微观结构，可使表面稳定地存在一定面积的空气，使液体与一定空气接触，也可得到超疏水表面。例如，在各种材料的表面上若有纳米尺寸几何形状互补的微观结构，如凹凸相间的纳米结构，由于纳米尺寸的凹的表面可使吸附气体稳定存在，所以宏观表面上相当于有一层稳定的气体薄膜，使油和水无法直接和表面完全接触，此时表面便可呈超双疏性。

超双疏的漆膜表面具有十分重要的现实意义。超双疏涂料可以作为自清洁涂料，可用于防止生物生长的舰船防污涂料和减阻涂料。现在已有很多方法用于制造超硫水表面，如等离子表面聚合法、升华制孔法、化学沉积法、相分离法、模板刻蚀法和一步成膜法等，以上的物理或化学方法对制备大面积的涂层还是非常困难的。

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