1. 研究目的与意义
本课题基于荷叶效应仿生原理，在竹材本身固有的微米级粗糙结构基础上，采用溶胶凝胶法利用无机纳米粒子 SiO2和低表面能物质对竹材表面的微观结构和化学组成进行调控，构建微/纳米多尺度粗糙结构，并进行疏水化处理，从而得到仿生超疏水竹材。
通过在竹材表面构建超疏水涂层，可以有效抑制液态水对竹材的侵入，从而避免竹材因吸水而导致的尺寸不稳定以及生物降解等问题。
2. 国内外研究现状分析
一般来说，材料的宏观性能是由它的化学组成和结构共同决定的。受来自于自然界生物的启发，生物体中特殊的微/纳米结构及表面化学组成赋予其特殊的表面性能，具有典型代表的如荷叶表面、水黾、蝴蝶翅膀表面的自清洁性，被称为荷叶效应。江雷等研究发现，荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米相复合的多级结构是形成荷叶效应的根本原因。在低倍电镜下可以观察到荷叶表面存在许多乳突结构，乳突的直径介于 5-9 μm 之间，每个乳突是由平均直径为 124.3 nm 的纳米分支结构组成；此外，在乳突之间同样存在纳米结构，它可以有效阻止水滴润湿荷叶的下一层。德国生物学家 Barthlott和 Neinhuis通过对近 300 种植物叶表面进行研究，认为这种自清洁的特征是由于它们表面特殊微观结构的乳突使表面固/液界面之间存在的空气形成了气膜，以及表面疏水的蜡状物质的存在，水在这种表面以球形水滴状态存在，使水滴跟表面的接触面积明显地减小，粘结力随之降低，则液滴不能浸润而达到超疏水效果。
目前，超疏水表面的制备可以通过两个方法来实现：一是在低表面能的物质表面构建微纳米级粗糙结构；二是使用低表面能物质修饰粗糙表面。近年来，国内外学者针对超疏水木材也开展了一些初步研究和探索。构建超疏水木材表面的方法主要有溶胶凝胶法、水热法、等离子体技术、化学气相沉积法以及接枝共聚法等。
3. 研究的基本内容与计划
一、研究内容
1.pdms-sio2 纳米粒子复合乳液的制备
（1）硅溶胶合成
4. 研究创新点
基于荷叶效应仿生原理，在竹材本身固有的微米级粗糙结构基础上，采用溶胶凝胶法利用无机纳米粒子 SiO2和低表面能物质对竹材表面的微观结构和化学组成进行调控，构建微/纳米多尺度粗糙结构，并进行疏水化处理，从而得到仿生超疏水竹材。
以聚二甲基硅氧烷（PDMS） SiO2纳米粒子复合乳液为成膜溶液，在非均质竹材表面制备有机无机复合超疏水薄膜；调节PDMS 基质中 SiO2纳米粒子的含量，控制复合薄膜的表面形貌和微观结构，从而调控处理材表面的粗糙度和润湿性；通过TEM和FTIR观察分析纳米粒子微观形貌和化学组成，采用FESEM和原子力显微镜（AFM）测试竹材表面微观形貌和粗糙度，并以静态接触角和动态滚动角评价竹材表面疏水性能。
