1、生物表面結構與疏水性能研究王瑋琦3110101712摘要：本文總結了疏水性的表征參數、影響因素及兩種描述超疏水性能的經典模型。綜述了目前研究的植物及昆蟲表面結構與其疏水性能的關系。簡要介紹了仿生疏水材料的制備方法及應用領域。通過上述內容，概括了目前該領域研究存在的一些問題并探討了今后的研究發展方向。關鍵詞：植物昆蟲表面多級結構疏水性自然界的生物經過億萬年優勝劣汰的進化，優化出各種形態、構型、結構和材料，展現出多種多樣的功能特性，成為對生存環境具有最佳適應性和高度協調性的系統。這其中蘊含的奧妙吸引人類不斷的探索、學習和模仿，以求解決人類生產生活中遇到的各種問題。自1977年以來，關于動植物體表疏

2、水性能的研究一直備受關注。許多植物和昆蟲的體表所具有超疏水、自清潔及定向浸潤等優異性能，與其復雜的分級圖案化表面設計有關。例如著名的具有自清潔功能的荷葉表面顯示出多級結構，其表面的層次是微米結構和納米結構多階層自組裝相結合而實現的2。這種功能性生物表面對于仿生自清潔材料的制備和發展具有極大的啟示和潛在的應用價值。目前，已有大量的研究結果表明，生物體表的疏水性來源于其微納米結構特性，且微米與納米層次的結構在決定生物體表浸潤性上也起到各自不同的作用1601疏水性研究背景1.1 疏水性強弱的表征參數疏水性是指物體表面對水具有排斥能力的性能。通常把與水的接觸角大于90°的固體材料表面稱為疏水

3、表面，大于150°則稱為超疏水表面3。一個表面疏水性的強弱通過接觸角、滑動角、接觸角滯后等參數來衡量。其中，接觸角是衡量固體表面浸潤性最常用的標準。滑動角是指液體離開固體表面時的最小傾斜角，接觸角滯后是前進接觸角（指水滴開始滑動時后緣的最大接觸角）與后退接觸角（指水滴開始滑動時前緣的最小接觸角）之差4。1.2 疏水性強弱的影響因素疏水性是固體表面的重要特性，主要是由表面化學物質和微觀結構共同決定的，其中，表面微觀結構起到更決定性的作用50目前主要研究的微觀表面結構有一級結構、多級結構、分形結構、孔結構及皺紋狀結構等。在導致固體表面的超疏水性能的各種因素中，表面能和表面粗糙度是主要的因

4、素。當表面能較低、粗糙度較高時，相對而言，該固體表面具有較高的疏水性。此外，固液氣三相接觸線的形狀、穩定性及連續性等6,7對固體表面的疏水性也有很重要的作用。1.3 疏水性理論經典模型目前主要有兩種理論來描述材料表面的疏水狀態：一種是Wenzel態,是指液滴進入固體微結構內部的超疏水狀態8;另一種是Cassie-Baxter態,是指固體表面的微結構被空氣占據而液體不進入固體表面的微結構中的超疏水狀態9。Wenzel方程表示為：cos(W=rcos(Y(1)式中r定義為粗糙度，肌和&分別是Wenzel狀態下粗糙表面的接觸角和Young氏接觸角。Cassie-Baxter方程貝U表小為：c

5、os(bB=(-1)+f(rcos(Y+1)(2) 式中(Cb和(Y分別是Cassie-Baxter接觸角和Young氏接觸角,r是粗糙度，f是液體所占投影面積比。而在實際的研究過程，Wang等人認為液滴在超疏水表面的狀態可歸納為5種模型：Wenzel狀態，Cassie狀態，荷葉狀態(一種特殊的Cassie狀態)，Wenzel和Cassie之間的轉變狀態,壁虎狀態10。具體模型如圖1所示。圖1超疏水表面的狀態a:Wenzel狀態；b:Cassie狀態；c:荷葉狀態(特殊的Cassie狀態)；d:Wenzel和Cassie之間的轉變狀態；e:壁虎狀態2植物表面結構與疏水性能研究1997年，Bar

6、thlott和Neinhuis通過觀察發現，許多植物葉片上不同微結構(絨毛、表皮褶皺和蠟狀晶體)構成的粗糙表面協同疏水的表皮蠟質共同導致其表面的防水性能，而且，能夠伴隨水滴帶走污染顆粒，構成自清潔表面，被稱為荷葉效應”11。基于對200種防水植物物種的調查研究，給出了防粘附植物表面的微型態特征。那些能夠長效防水的葉片具有獨特、顯著的凸面或乳突狀表皮細胞，而且覆蓋有非常密集的蠟質層；而那些只能在有限的時間內防水的葉片只有微凸起的表皮細胞，通常缺乏密集的蠟質層。止匕外，具有防水性能的物種都集中生活在草叢中，而罕見生活在樹木上。亞熱帶地區的濕地和受擾動區似乎具有更多的防水物種。植物表面非光滑結構通常

7、包括表皮細胞形態及分布，表皮毛被、表皮蠟、表皮粉的化學性質及單元體的形態、分布規律，直接影響著葉表面的疏水、防黏效果12,1302.1 荷葉表面疏水性研究荷葉是一種半水生植物，生長有直徑可達30cm且具有優異防水性能的盾形葉片。為了適應水生環境，荷葉的氣孔通常位于上表皮。由覆蓋著密集蠟質層的乳突構成的分級結構，是荷葉超疏水性能的重要基礎。荷葉的表皮細胞形成了不同高度和尖拱頂形的乳突狀結構，并在全部表面范圍內都覆蓋有較短的蠟質管狀結構（圖2-1a）。這種乳突結構的直徑約在3.8-4.4pm問（圖2-1b）,而蠟質管狀結構的長度約為0.3-1pm,厚度在80-120nm問（圖2-1c）。與其他植物

8、表面相比，荷葉有著更大密度但直徑要小很多的乳突結構，這樣的特點使得荷葉與水滴有更小的接觸面積。最小化的接觸面積正是荷葉低粘附性的基礎。乳突結構的穩固性也確保了蠟質管狀結構得到一定保護15o正是由于荷葉特殊的微納復合結構使其具有優異的超疏水和自清潔性圖2-1荷葉表面（a,b）及荷葉表面角質蠟狀晶體（c）的掃描電鏡照片152.2 玫瑰花瓣表面疏水性研究玫瑰花瓣的表面是一個同時具有超疏水和高粘附性能的表面，通常被稱為花瓣效應。其表面呈現Cassie狀態，表面結構如圖2-2中a和b所示。可知花瓣表面是由一定周期性陣列的微米級乳突及乳突上納米級的褶皺構成的。其中，呈周期性陣列的乳突平均直徑為16（im,

9、平均高度為7pm（圖2-2a）;乳突頂端的褶皺寬度在730nm左右（圖2-2b）。這種微納復合結構表現出了較好的超疏水性能，接觸角大約為152.4°（圖2-2c）17。與荷葉不同的是，當倒轉花瓣表面時，水滴仍可粘附在其表面（圖2-2d）,這是二者表面不同的結構設計及微納尺度上的不同所造成的。對于花瓣而言，分級的微米和納米結構在尺寸上均大于荷葉的微納結構。這使得水滴更易于進入大的凹槽中，因此形成了Cassie狀態的潤濕模型17o表面設計，并得到了接觸角可達154.6的超疏水性表面17。這個工作提供了一種簡單可行的方法得到同時具有超疏水性和高粘附性的仿生表面。在復寫過程中，將玫瑰花瓣作為

10、模板可實現大規模的合成，為此項技術的工業化發展提供了理論基礎。2.3 花生葉表面疏水性研究花生是一種常見的豆科作物。與低黏附超疏水的荷葉不同，花生葉表面同時具有超疏水和高黏附特性。水滴在花生葉表面的接觸角為151i2°,顯示出超疏水特性。止匕外，水滴可以牢固地附著在花生葉表面，將花生葉翻轉90°甚至180°,水滴均不會從表面滾落，顯示了良好的黏附性（黏附力超過80pN）。研究發現，花生葉表面呈現微納米多級結構，丘陵狀微米結構表面具有無規則排列的納米結構。花生葉表面特殊的微納米多尺度結構是其表面呈現高黏附超疏水特性的關鍵因素。如圖2-3a,可明顯看到花生葉表面由丘陵

11、狀微米結構組成，而且相鄰微米結構之間有明顯的溝槽。高倍數掃面電鏡照片（圖2-3b）表明丘陵狀微米結構表面具有無規則排列的納米薄片結構，這些無規則排列的納米薄片形成了微尺度下無序排列的空隙。花生葉表面微納米多尺度結構顯著增加了表面粗糙度，進而呈現表面的超疏水性能19。但是很難進入到更加細微的空隙中去，所以水滴在花生葉表面處于一種過渡態20-22。受此啟發，邱宇辰等人利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）復形得到了與花生葉表面微結構類似的高黏附疏水表面190但所得樣品的微結構并未能完全復制微納多尺度結構，導致PDMS樣品表面的接觸角僅在135°左右，未達到超疏水特性。這也說明實現生物材料的表面微

12、納復合結構是目前仿生材料領域的一個難點，如何實現微納結構的有效復制將是未來研究的重點。2.4槐葉蘋屬浮葉水蕨表面疏水性研究槐葉蘋屬浮葉水蕨能夠長期保留空氣。2010年，Barthlott揭示了其精密的表面設計。水蕨葉表面的分級結構，主要是由覆蓋著納米級蠟狀晶體的打蛋片中，每支根須末端細胞都縮聚到器狀的復雜彈性表皮毛所構成（圖2-4-1a）。四支根須聚集在一起形成一個總高度為2mm、頂部為打蛋器狀的特殊結構（圖2-4-1b）0在已成熟的葉起，形成四個死細胞的帽狀覆蓋層（圖2-4-1c）。除去這四個細胞的整個表面均有股晶體覆蓋，圖2-3新鮮的花生葉在不同放大倍數下的掃描電鏡照片19花生葉與荷葉表面

13、浸潤性的差別源于它們各自表面微結構的差異。對于低黏附的荷葉表面，具固-液-氣三相線是不穩定的，水滴很難進入到荷葉表面的微結構中去，所以水滴可以在荷葉表面很容易地滾動，呈現低黏附超疏水特性。然而，對于花生葉，水滴容易進入到比較大的微結構中去，細胞非常光滑而蠟質層在其他地方形成了納米級的粗糙度（圖2-4-1d）23圖2-4-1槐葉蘋屬浮葉水蕨表面的掃描電鏡照片23（a）球形水滴在葉片上表面表明其超疏水性能；（b）四根須在頂部形成打蛋器狀結構；末端細胞收縮形成四個死細胞；（d）除末端細胞外葉片全表面覆蓋有納米級蠟質層槐葉蘋屬浮葉水蕨具有特殊的微納復合結構，每根表皮毛的終端細胞都沒有蠟狀晶體，形成均勻

14、分布的親水性補丁，約為其他完全疏水葉面的2%0研究結果表明，這些親水性的補丁能夠將空氣-水界面銷連接到打蛋器表皮毛頂端，從而使空氣層穩定，這樣就避免了特別在擾動流環境這樣不穩定的狀態下，由于氣泡的形成和脫離而導致的空氣損失（圖2-4-2d）。這種超疏水表面結合親水補丁（SalviniaEffect,槐葉蘋屬效應）的獨特設計提供了一種新的長期保留空氣的先進裝置與理念23。圖2-4-2a:低溫下水滴凍結葉片上的SEM照片；b,c:接觸區域的側視圖；c:超疏水性表面結合親水性補丁長期保留空氣的原理圖3昆蟲體表結構與疏水性能研究昆蟲體表是自然界中最值得關注的復合材料之一，其表面的微納米結構具有很多令人

15、感嘆的特性，如超疏水、自清潔及定向浸潤等240昆蟲體表是體軀的最外層組織，由單一的皮細胞層及其分泌物所組成.由里向外可分為底膜、皮細胞層和表皮層3部分25。表皮層是由皮細胞分泌的一種異質的非細胞層，分為內表皮、外表皮和上表皮層。上表皮的層次依昆蟲種類而不同，一般分為表皮質層、蠟層和護蠟層。護蠟層的厚度變化較大，具有保護蠟層的功能。上表皮及其外層的化學成分在防止脫水方面有至關重要的作用。這些表面結構因種類不同而有差異，但具有系統分類學意義。在鱗翅目和嚙蟲目翅、毛翅目完須亞目的前翅、雙翅目蚊科昆蟲翅脈和后緣均具鱗片結構，一些甲蟲往往具乳突結構，而在直翅目的種類中則為多邊形結構。目前，已有的大量研究

16、結果均表明，昆蟲體表的微納米結構與其疏水性有很大的關系26-28o3.1 蝴蝶翅膀表面疏水性研究蝴蝶表面因為鱗片的存在而使其翅膀表面具有疏水性。蝴蝶鱗片主要有窄葉形、圓葉形、闊葉形和紡錘形4種類型，呈覆瓦狀排列（圖3-1b）。每個鱗片表面由亞微米級的縱肋、縱肋之間及縱肋之上的微納米結構組成。當翅膀表面有鱗片存在時水滴與翅面的接觸角大約是150。，而蝴蝶翅膀表面鱗片的面積、長度、寬度、間距等指標與該接觸角均不具有相關性28,29納米結構對蝴蝶表面潤濕性的影響主要是水滴在翅表的滑動具有方向性，如水滴在遠離蝴蝶體軀縱軸的翅面上很容易滾落（圖3-1a）,但是在與其相反的方向上則緊緊鑲嵌在翅面（圖3-1

17、b、c）,這兩種狀態可以通過翅膀的姿勢和翅表的氣流來調控。這說明這種特殊能力是翅表的微米級的鱗片和納米帶上的可以彎曲的納米端部有規律的排列的結果（圖3-1d、e）0當蝴蝶翅膀向下傾斜時，納米端互相分開，水滴與翅表接觸形成了不連續的接觸線，水滴很容易從翅表滾離（圖3-1f）0當翅膀向上傾斜時，微米級的鱗片和納米端更緊密的接觸形成了相對連續的接觸線，而使水滴鑲嵌在翅表（圖3-1g）30。圖3-1蝴蝶翅表方向粘附性機制30A:藍閃蝶，翅表黑色箭頭表示水滴沿遠離身體中軸的方向（RO）滾落；B:當翅膀向下傾斜時，水滴很容易從RO方向滾離翅面；C:當翅膀向上傾斜時，水滴則鑲嵌在翅表；D,E:翅表鱗片結構（

18、標尺：D100pipE100nm）；F,G:粘附機制的2種模型（F:滾落模型，G:鑲嵌模型）3.2 蟬翅表面疏水性研究蟬是半翅目中植食性昆蟲，常生活在高大的樹木或灌木叢中，其翅薄、翅脈發達。研究者對多種蟬類昆蟲翅表水滴的靜態接觸角及納米結構進行了觀察、測量和比較（圖3-2）,并利用X射線光電子能譜儀（XPS）檢測了部分種類翅表的化學組成成分。研究發現，蟬類昆蟲翅表疏水性呈現出很大差別，接觸角為76.8-146.0。°翅表疏水性的強弱是由其表面的納米級形貌結構（主要為乳突）和化學成分（主要為蠟質類）共同作用的結果。翅表乳突形狀不同，則疏水性不同，結構均一的翅表疏水性較強；乳突基部直徑、

19、基部間距及乳突高3種參數對翅表的疏水性起很大作用，乳突基部直徑141nm、基部間距46nm及乳突高391nm的翅表表現出最強的疏水性能31,32。圖3-24種蟬翅表納米結構31A:白斑安蟬；B:草蟬；C:窄瓣寒蟬;D:金平寧蟬3.3 水晶足部疏水性研究水晶能在水面上自由活動而不被浸濕，一條足可以支撐其15倍體重的重量，不僅因其足表面分泌蠟質的作用14,更主要的是足表面上的多級結構引起的33。在足上具有與足表面成20。且方向一致的針狀剛毛，長大約50仙m,直徑在幾百個納米到3仙m之間,在剛毛上具非常精細的納米溝（寬410nm,深100nm）。這種結構使足表面吸附的空氣與水的接觸面積達到了96.8

20、6%，水滴在其表面上的接觸角達167.60掃.4,0具有超強的疏水性能。圖3-3水晶足部表面的掃描電鏡圖片33a水晶足部典型側視圖；b:大量定向的細長型剛毛（20mm）c:剛毛上的納米級溝槽（200nm）3.4 蚊子足部表面疏水性研究蚊子有很多特殊的功能，如可以毫不費力地停留在水面，而且能安全地飛離水面，也可以像蒼蠅一樣粘附在固體表面。在這些技能當中，蚊子巨大的水面支撐力是最值得關注的，單支足能支撐起自身體重23倍的重量，這要比水晶能支撐起自身重量的15倍高很多33。經觀察在蚊子足表面覆蓋著大量鱗片（圖3-4a）,鱗片由結構相同的微米級縱脊和納米級的橫脊構成。縱脊間距因蚊子種類和鱗片不同，在1

21、.5-2pm之間，縱脊厚200-250nm之間。縱脊之間的橫脊間距大約幾百個nm至U1pm,橫脊厚約100nm（圖3-4b）。這種精細的微納米復合結構使蚊子足表面具有153°的接觸角和驚人的水面支撐力340除了足表面外，蚊子身體、翅及喙的下唇有的地方也覆蓋著一樣的鱗片。吸附在縱脊和橫脊空隙間的空氣在足-水界面形成納米墊防止足被浸濕。若應用Cassie方程來分析34,這種結構使足表面吸附的空氣與水的接觸面積達到了85.3%。蚊子足上的這種微納米結構使其具有較高的水面支撐力。圖3-4蚊子足部分級的微米和納米結構（a）:定向排列的鱗片；（b）:縱脊與橫脊之間精細的結構排列3.5 蜘蛛網表面

22、疏水性能研究草間蜘蛛是一種具有篩孔的蜘蛛，其蜘蛛網具有多級的微米和納米的復合結構。在干燥條件下，這種篩孔蝴蛛的網主要由兩條微米級的主軸纖維（直徑為85.6±5.1山m組成。在主軸纖維上，周期性的分布著紡錘形的節點是由定向取向的納米纖維組成（直徑在20-30nm）。對其結構進行研究發現，紡錘形節點及連接處表面均由納米纖維組成，但由于前者納米纖維不定向排列而后者納米纖維單向排列，因此具有不同的性質350在造成蜘蛛網表面疏水性能的原理中，每一個納米級和微米級的結構都有著自己的作用。在微米尺度上，兩條主軸纖維提供了足夠大的機械強度使得蜘蛛網可以承受獵物的重量和移動。而在納米尺度上，由于紡錘形

23、節點及連接處表面有不同的表面粗糙度，二者提供不同的表面能，造成其表面的疏水性及定向浸潤性160根據這一特殊結構，Y.M.Zheng等人復寫了與該結構相似的人工仿生材料（圖3-5b）,在疏水性及定向浸潤性等方面都得到了很好的效果350ANaturaleystemBArilflclaisystem圖3-5蜘蛛絲的自然結構（A）及人工仿生材料結構（B）164疏水性表面的制備方法及應用領域隨著仿生學的發展，人們在超疏水性的仿生研究中取得了很大的進展，并且已經利用多種方法制備出了多種性能優異的超疏水性表面。一般來說，超疏水性表面可以通過2種手段來制備：一種是在疏水材料表面上構建粗糙結構；另一種是在粗糙表

24、面上修飾低表面能的物質。制備的方法也多種多樣，如：聚合物固化36、溶膠-凝膠法37,38、嵌段聚合物的相分離法39、模板法40、氣相沉積法41、激光刻蝕法42,43,44及目前多采用的自組裝45,46,47等。但是，目前還存在著許多問題需要深入探討研究。至于疏水性表面的應用，是由其具有的不同功能（如自清潔、減阻等）決定的，例如，它可以用來防雪、防污染、抗氧化以及防止電流傳導等，可用在防雨設備、農藥制備、機械潤滑、礦物浮選、注水采油、金屬焊接、印染及洗滌等相關領域。5存在的問題及研究發展方向研究材料范圍需擴大和深入。目前，人們研究的生物體表疏水性只占總生物數量的極少部分，且一些水生或半水生生物的

25、表面疏水性機理報道較少。形態學的生物機制分析依賴于結構特征的理解，不僅要注重外部形態的觀察研究，還要加強內部結構的研究;此外，不同地域、生活史的不同階段的生物體表的疏水性有何不同，均值得進一步研究。化學成分及其功能研究較少。目前很少有報道指出生物表面影響疏水性的化學成分及其功能研究。應用方面需拓寬。在應用方面，工作重點應集中在疏水表面的各個領域，如紡織、涂層、基因傳輸、微流體以及無損失液體輸送的廣泛應用上480但是要真正制備一種具有需要的潤濕及自潔性能且有一定機械性能、較長使用壽命的超疏水表面以應用于現實生活，在其機理以及方法或條件等方面都還存在較大的研究空間。仿生研究方面要拓展。在仿生研究方

26、面，要從不同層次不同領域、多層次多方位進行，特別是多功能材料的研究。一些生物體表的非光滑表面具多種優異的功能，例如高強度抗壓特性49、減黏脫附50、減反射51等等。這些都有待于進一步的研究。參考文獻1任露泉，梁云虹.耦合仿生學M.北京：科學出版社，2012.2K.Koch.Designofhierarchicallysculpturedbiologicalsurfaceswithanti-adhesiveproperties.FunctionalNanoscience,2010:167-178.3X.F.Gao,L.Jiang.Recentstudiesofnaturalsuperhydrop

27、hobicbio-surfaces.Physics,2006,35(7):559-564.4B.He,N.A.Patankar,J.Lee.Multipleequilibriumdropletshapesanddesigncriterionforroughhydrophobicsurfaces.Langmuir,2003,19:4999-5003.5A.Nakajima,K.Abe,K.Hashimoto,etal.Preparationofhardsuper-hydrophobicfilmswithvisiblelighttransmission.ThinSolidFilms,2000,37

28、6:140-143.6Z.Yoshimitsu,A.Nakajima,T.Watanabe,etal.Effectsofsurfacestructureonthehydrophobicityandslidingbehaviorofwaterdroplets.Langmuir,2002,18(15):5818-5822.7W.Chen,A.Y.Fadeev,M.C.Hsieh,etal.Ultrahydrophobicandultralyophobicsurfaces:somecommentsandexamples.Langmuir199915:3395-3399.8R.N.Wenzel.Res

29、istanceofsolidsurfacestowettingbywater.IndEngChem,1936,28:988-994.9A.B.D.Cassie,S.Baxter.Wettabilityofporoussurfaces.TransFaradaySoc,1944,40:546-551.10S.Wang,L.Jiang.Definitionofsuperhydrophobicstates.AdvancedMaterials,2007,19(21):3423-3424.11W.Barthlott,C.Neinhuis.Purityofthesacredlotus,orescapefro

30、mcontaminationinbiologicalsurfaces.Planta1997202(1):1-8.12王淑杰，任露泉，韓志武，邱兆美，周長海.典型植物葉表面非光滑形態的疏水防黏效應.農業工程學報，2005,21(9):16-19.13王淑杰，任露泉，韓志武，邱兆美.植物葉表面防粘特性的研究.農機化研究，2005(4):176-181.14M.Dickinson.Howtowalkonwater.Nature2003424(6949):621-622.15H.J.EnsikatP.Ditsche-KuruC.Neinhuisetal.Superhydrophobicityinper

31、fection:theoutstandingpropertiesofthelotusleaf.BeilsteinJ.Nanotechnol,2011,2:152-161.16W.-G.Bae,H.N.Kim,D.Kim,etal.Scalablemultiscalepatternedstructuresinspiredbynature:theroleofhierarchy.AdvancedMaterials,2014,26:675700.17F.Lin,Y.N.Zhang,J.M.Xi,etal.Petaleffect:Asuperhydrophobicstatewithhighadhesiv

32、eforce.Langmuir,2008,24:4114-4119.18X.J.FengL.Jiang.Designandcreationofsuperwetting/antiwettingsurfaces.AdvancedMaterials,2006,18:3063W078.19邱宇辰，劉克松，江雷.花生葉表面的高黏附超疏水特性研究及其仿生制備.中國科學：化學,2011,41(2):403-408.20A.Marmur.Thelotuseffect:Superhydrophobicityandmetastability.Langmuir200420:3517T519.21N.A.Patank

33、ar.Transitionbetweensuperhydrophobicstatesonroughsurfaces.Langmuir2004,20:70977102.22A.DupuisJ.M.Yeomans.Modelingdropletsonsuperhydrophobicsurfaces:Equilibriumstatesandtransitions.Langmuir,2005,21:2624-2629.23W.BarthlottT.SchimmelS.Wierschetal.Thesalviniaparadox:superhydrophobicsurfaceswithhydrophil

34、icpinsforairretentionunderwater.AdvancedMaterials,2010,22:2325-2328.24M.X.SunY.M.ZhengA.P.Liang.Progressinresearchinhydrophobicpropertyofinsectbodysurface.Engineering20085:127-133.25彩萬志，花保禎，宋敦倫，等.昆蟲學概論M.北京：中國農業大學出版社，2009:19-22.26W.Barthlott,C.Neinhuis.Purityofthesacredlotus,orescapefromcontamination

35、inbiologicalsurfaces.Planta1997202:1-8.27L.FengS.LiY.Lietal.Super-hydrophobicsurfaces:fromnaturaltoartificial.AdvancedMaterials,2002,14(24):1857-1860.28B.Bhushan，丫.C.Jung.Micro-andnanoscalecharacterizationofhydrophobicandhydrophilicleafsurfaces.Nanotechnology200617(11):2758-2772.29Y.Fang,T.Q.Wang,G.

36、Sun,etal.UltrastructureofwingscalesofNymphalidbutterflies(Lepidoptera:Nymphalidae).ActaEntomologicaSinica,2007,50(3):313-317.30Y.M.Zheng,X.F.Gao,L.Jiang.Directionaladhesionofsuperhydrophobicbutterflywings.SoftMatter,2007,3:178-182.31M.X.Sun,G.S.Watson,Y.M.Zheng,etal.Wettingpropertiesonnanostructured

37、surfacesofcicadawings.JournalofExperimentalBiology,2009,212:3148-3155.32S.H.Hong,J.Hwang,H.Lee.Replicationofcicadawing'snano-patternsbyhotembossingandUVnanoimprinting.Nanotechnology,2009,20:1-5.33X.F.Gao,L.Jiang.Water-repellentlegsofwaterstriders.Nature,2004,432:36.34C.W.Wu,X.Q.Kong.Micronanostr

38、ucturesofthescalesonamosquito'slegsandtheirroleinweightsupport.PhysicalReviewE,2007,76:017301-017304.35Y.M.Zheng,H.Bai,Z.B.Huang.Directionalwatercollectiononwettedspidersilk.Nature,2010,463:640-643.36T.Onda,S.Shibuichi,N.Satoh,etal.Super-water-repellentfractalsurfaces.Langmuir,1996,12(9):2125-21

39、27.37G.Cao,H.Tian.Synthesisofhighlyporousorganic/inorganichybridsbyambientpressuresol-gelprocessing.JournalofSol-gelScienceandTechnology,1998,13:305-309.38H.M.Shang,Y.Wang,S.J.Limmer,etal.Opticallytransparentsuperhydrophobicsilica-basedfilms.ThinSolidFilms2005472:37-43.39M.Ma,R.M.Hill,J.L.Lowery,eta

40、l.Electrospunpoly(styrene-block-dimethylsiloxane)blockcopolymerfibersexhibitingsuperhydrophobicity.Langmuir200521:5549-5554.40M.Miwa,A.Nakajima,A.Fujishima,etal.Effectsofthesurfaceroughnessonslidinganglesofwaterdropletsonsuperhydrophobicsurfaces.Langmuir,2000,16:5754-5760.41P.Evans,M.E.Pemble,D.W.Sheel,etal.Multi-functionalself-cleaningthermochromicfilmsbyatmosphericpressurechemicalvapourdeposition.JournalofPhotochemistryandPhotobiologyA:Chemistry,2007,189(2-3):387-397.42R.Frslner,W.Barthlott,C.Neinhuis,etal.Wettingandself-cleaningprop