根据理论计算，在航行器动力一定的条件下，阻力减小10％，其航速和航程可同时增加大约3。75％[7]。同时，减阻也有利于能源的节约。田军等[8]利用改性硅橡胶、聚氨酯树脂以及无机填料制得一种双组份低表面能涂料，测量其在低速下的平板阻力，发现减阻效果可达20％；WatanabeK等[9]利用丙烯酸树脂改性氟烷烃，发现低速层流状态下减阻效果达到14％，高雷诺数状态下减阻效果消失。

综上，由于超疏水表面独特的性质，使其在自洁脱附、水下减阻、防雪防冰等方向具有很广阔的应用前景，这必将吸引着大批科学家持续的关注与研究。

1．2  超疏水表面润湿性基本理论

1。2。1  接触角

图1。1  接触角的定义

    如图1。1所示，当液滴存在于固体表面上时，通常不会完全铺展开，而是与固体表面成一个角度。过固体-液体-气体三相交点作气液交界面的切线，此切线与固液交界面的夹角即为接触角[10]，即图中的θ角。接触角可以通过仪器比较方便地测得，从而一般被用来表征液滴在固体表面的润湿程度。当0°<θ<90°时，称为润湿状态；90°≤θ＜180°时，称为不润湿状态；特别的，当θ=180°时，称为完全不润湿状态。当θ≥150°时，即为超疏水现象，此时我们称液滴所在表面为超疏水表面。

1。2。2  Young’s方程

在成分和结构都均匀分布的理想固体表面上，液滴的接触角由各个界面的张力共同决定，具体关系由Young’s方程[11]给出：

COSθe=(γsg-γsl)/γlg（1。1）

其中，γsg、γsl、γlg分别表示固气、固液、液气界面上的表面张力。显然，Young’s方程只适用于理想固体表面，对于实际表面，接触角还和表面的粗糙结构以及化学成分有关，通过合理地构建表面的粗糙度和降低表面自由能两个方面才能实现有效的超疏水表面构建[12]。

1。2。3  Wenzel模型

    在实际生活中，显然不存在Young’s方程所谓的理想固体表面。Wenzel[13]经过研究发现，当表面上存在微粗糙结构时，表面实际表现出来的接触角要比该表面的本征接触角大。假设所研究固体表面上的凹槽可以被液体完全填满，如图1。2所示。经过推算，得到如下方程：来-自+优Y尔E论L文W网www.youerw.com 加QQ752018^766

cosθr = r (γsg - γsl) /γlg=rcosθe（1。2）

方程中，r为表面粗糙度常数，其值为实际表面接触面积与理想表面接触面积之比。θr为表观接触角。显然，对于实际表面，r总是大于1，因此从方程中我们可以看出：（1）当θe<90°时，θr<θe，θr随r值增大而减小，表面亲水性增强；（2）当θe>90°，θr>θe,θr随r值增大而增大，表面疏水性增强。

图1。2  Wenzel模型示意图

1。2。4  Cassie模型

Cassie[14]在研究了大量超疏水表面的基础上，提出了复合接触的概念，即实际粗糙固体表面的形貌应为一种固气复合表面，当表面的疏水性较强时，液体并不能完全填满固体表面的微小凹槽，在液体与凹槽之间还有气体存在[15]。因此，实际观察到的固体液体的交界面，应该是由固体和气体两部分共同组成的，如图1。3所示：

     图1。3  Cassie模型示意图

经过推算，得到如下方程：

 （1。3）

方程中，fs为材料表面的面积系数，其数值为液体和固体表面的实际接触面积与理想接触面积比值。显然，fs总小于1。更一般的情况，有下式[16]： 仿生超疏水表面构建及水下减阻行为研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_139965.html