耐久可拉伸超疏水材料的構建及應用研究進展

華江龍，江 琦

(華南理工大學 化學與化工學院，廣州 510641)

潤濕性是固體表面的重要性質，主要由水接觸角(contact angle,CA)和滾動角(sliding angle,SA)衡量[1]。水接觸角大于150°、滾動角小于10°的表面常被稱為超疏水表面[2]，其超疏水性源于其特有的微觀粗糙結構及低表面能[3-5]。從構筑微觀粗糙結構和低表面能修飾著手，研究者設計制備了多種性能優越的超疏水材料[6-8]。超疏水材料在自清潔[9]、防覆冰[10]、減阻[11-12]、油水分離[13]、防腐蝕[14]、抗菌織物[15]等領域具有良好前景，但普遍力學性能較弱，難以在日常復雜場景中長期使用。

為應對空間資源不足及工業過程操作成本過高的問題，微型化、智能化的科技產品是未來的主流[16]。微型化可通過拉伸、折疊、扭曲等機械形變實現，智能化則需結合電子器件完成。這些科技產品如可拉伸傳感設備、可穿戴電子產品等，在使用過程中需經常性地拉伸，且應用場景濕度較高，提高其抗水性能具有重大意義[17-19]。傳統的超疏水材料不可拉伸，難以應用。可拉伸超疏水材料力學性能良好，可被拉伸且拉伸后仍具有超疏水性，適合應用。可拉伸超疏水材料還可通過調控拉伸應變程度改變其表面浸潤性，用于液相混合物純化、微流體操縱[20-24]。

本文分析了現有耐久可拉伸超疏水材料的設計思路，歸納總結出制備耐久可拉伸超疏水材料的有效方法，為設計構筑新的耐久可拉伸超疏水材料起到啟示作用。

1 制備方法

從可拉伸超疏水材料拉伸性能的來源角度出發，其制備方法可分為彈性材料的使用、可拉伸結構的設計、彈性材料與可拉伸結構的結合。

1.1 彈性材料的使用

超疏水材料由表及里組成依次為低表面能修飾材料、表面粗糙結構材料和基底材料，其中表面粗糙結構材料與低表面能修飾材料也可合稱為表面疏水層[2]。低表面能修飾材料主要提供疏水基團，在基底或粗糙層具有疏水基團時也可忽略。對可忽略厚度的二維超疏水薄膜而言，基底即是疏水層。傳統超疏水材料通常由剛性不可拉伸材料制備而成，不可以拉伸，應力下材料結構易損傷[25-26]。為了賦予超疏水材料可拉伸性，可以嘗試使用彈性材料來制備[27-28]。

1.1.1 彈性基底上剛性材料作為疏水層

基底的拉伸性能很大程度上決定了超疏水材料的拉伸性能。因此，可以使用可拉伸的彈性基底來制備可拉伸超疏水材料[29-30]。彈性基底多為有機聚合物材料，如聚二甲基硅氧烷[31-32]、聚氨酯[33-34]、橡膠[35]、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物[36]等。Xue等[37]將彈性聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)澆鑄在改性SiO2納米顆粒模板上，固化后剝離，制備了超疏水PDMS/SiO2膜。在100%的拉伸應變下經受500次拉伸松弛循環后，該復合膜仍能保持超疏水性能。Wang等[38]以熱塑性彈性體為基底，通過溶劑共混及噴涂技術制備了熱塑性彈性體/二氧化硅超疏水復合膜。該復合膜具有良好的力學性能，在200%拉伸應變下循環500次后仍具有超疏水性。

綜上所述，彈性材料做基底制備的超疏水材料具有良好的可拉伸性，可拉伸性能與所使用的基底種類密切相關。由于彈性材料具有深厚的研究和應用基礎，該方法發展前景廣闊。

1.1.2 彈性基底上彈性材料作為疏水層

為抵抗磨損，傳統超疏水材料大都選用強剛性納米微粒構筑微觀粗糙結構，拉伸過程中納米微粒間的距離逐漸增大，材料間的結合易受損，不適合長久使用[39]。選用彈性材料構筑疏水層，拉伸時疏水層隨基底拉伸而拉伸，制備的可拉伸超疏水材料具有更好的拉伸性和耐久性[40]。按彈性材料在粗糙結構中承擔的主要功能，其應用方式可分為以下兩種。

(1)彈性材料與剛性納米微粒復合構筑疏水層

彈性材料與剛性納米微粒復合構筑疏水層時，彈性材料作為拉伸部分被拉伸，確保材料的可拉伸性，而剛性納米微粒盡可能保持不變，維持材料的疏水性[41-42]。因拉伸過程對材料的力學性能要求較高，故一般要求彈性材料與剛性納米微粒間以化學或物理方式交聯[43]。Li等[43]將PDMS/SiO2復合材料交聯到彈性聚氨酯丙烯酸酯基底上，制備了可拉伸的超疏水表面。由于疏水層與基底的共價交聯，該超疏水表面可在200%應變下拉伸循環1000周次也不喪失超疏水性。彈性材料與納米微粒構造粗糙結構既可直接復合構筑，也可在基底表面逐步沉積。在逐步沉積過程中，先沉積彈性材料再沉積納米微粒，以防止納米微粒被覆蓋或破壞[44]。Ju等[41]選取商用硅酮彈性體做基底，先后將預拉伸交聯的有機硅酮彈性體、親水性二氧化硅微尺寸粒子沉積在基底上。加熱時，二氧化硅表面的羥基與有機硅酮彈性體的硅氧鍵反應，并在毛細作用下完成物理包封。在200%拉伸應變下拉伸1000次后，材料仍具有超疏水性。

(2)彈性材料直接構筑疏水層

彈性材料也可用于直接構建粗糙結構，同時實現拉伸和疏水性能。彈性材料直接構筑疏水層時，不必考慮與納米微粒的結合，其力學性能良好、拉伸能力優異。當彈性材料直接構筑疏水層時，表面微觀粗糙結構在材料拉伸時形變，表面粗糙度改變，在拉伸應變較大時易從超疏水狀態轉變為疏水狀態。Wang等[40]將碳納米管超聲固定在熱塑性聚氨酯納米纖維表面，隨后用聚二甲基硅氧烷修飾，制備了可導電的超疏水應變傳感器。拉伸循環后，應變傳感器仍可保持超疏水性和導電性，顯示出優異的耐久性。Ding等[45]在多壁碳納米管片上噴涂熱塑性彈性體，然后用聚二甲基硅氧烷修飾，制備了柔性超疏水膜。該超疏水膜應變范圍較大(80%)，電響應時間快且穩定，在1000次拉伸-松弛循環下具有良好的穩定性。

1.2 可拉伸結構的設計

選用彈性材料作為原料，工藝簡單、性能良好，但選材范圍受限。為了拓寬材料的選取范圍，研究者們提出了設計特殊結構賦予材料可拉伸性的策略，這類特殊結構常被稱為可拉伸結構，它與材料的組成無關，適用于近乎所有材料[46-48]。可拉伸結構構筑的材料拉伸效果與拉伸方向密切相關，利用這一特點可實現定向拉伸，精確地監測、控制材料。常見的可拉伸結構有褶皺結構、織物結構、蛇形結構、3D網絡結構等(見圖1[46-48])。可拉伸結構材料也有其缺陷，其拉伸能力一般較弱，且變形后復原時間較長，完全恢復能力較差[46-48]。可拉伸結構應用于表面微觀疏水層較為困難，這不僅對制備工藝的精細度要求高，目前僅有激光刻蝕[29-30]、等離子體刻蝕[49]、納米壓印[50]等手段，還可能改變材料表面粗糙度，對材料疏水性能造成負面影響。

圖1 常見的可拉伸結構[46-48](a)褶皺結構；(b)織物結構；(c)蛇形結構；(d)3D網絡結構Fig.1 Common stretchable structures[46-48](a)wrinkle structure;(b)fabric structure;(c)serpentine structure;(d)3D network structure

Cha等[51]以1,4-二碘四氟苯和1,3,5-三乙烯基苯偶聯反應得到的聚合物為原料，制備了柔性微孔超疏水聚合物紙，水接觸角為162°。聚合物材料通過相互連接，形成網絡結構，表現出層次化的孔隙結構，制備的超疏水聚合物紙力學穩定性良好，可被折疊、拉伸(15%)。Wang等[52]以復合樹脂為底漆，通過噴霧法在其表面固定了二氧化硅超疏水納米顆粒。二氧化硅納米顆粒涂層均勻地分布在復合樹脂上，整體呈微裂紋形式。該微裂紋可將剛性無機納米涂層分成無數大小為10～20 μm的納米團簇，有利于在拉伸和彎曲條件下二氧化硅納米顆粒的均勻分布。測試結果表明，薄膜在拉伸時可維持超疏水性，力學穩定性及化學穩定性優異。Wang等[53]以氟化乙烯丙烯改性的超疏水Cu薄膜作為摩擦電層，并制成管狀結構。這種管狀結構具有優良的拉伸性能，可被拉伸至400%。以該超疏水Cu膜作電極，結合外部彈性保護材料，可用作柔性納米摩擦發電器。

隨著人們對各類新型可拉伸結構的認知加深及各種微納加工技術的發展，利用可拉伸結構構造制備可拉伸超疏水材料的成本將大幅度下降，拉伸性能也會穩步提升。

1.3 彈性材料與可拉伸結構的結合

彈性材料與可拉伸結構分別從材料選取與結構設計的角度出發，它們并不對立。因此可以嘗試結合彈性材料與可拉伸結構制備可拉伸超疏水材料。依據材料是否同時具備可拉伸結構與本征彈性，制備方法可分為以下兩類。

1.3.1 復合可拉伸結構型材料與彈性材料

采用可拉伸-彈性復合結構制備可拉伸超疏水材料時，多使用宏觀可拉伸結構做基底、微觀彈性材料做疏水層。這可用于應對彈性基體選材范圍有限，微觀可拉伸結構構建困難等問題。Park等[54]將還原氧化石墨烯、碳納米管和銅納米粒子超音速噴射到織物上，制備了具有多功能傳感能力的柔性超疏水織物。這種織物可彎曲且能拉伸。由于涂層過程中的超音速沖擊，沉積的材料能很好地附著在織物表面，保持了耐用的力學性能。彈性材料也可與剛性材料共同在可拉伸結構基底表面構筑疏水層。Ni等[17]以棉織物為基底，并在其表面先后進行了聚多巴胺/還原氧化石墨烯溶液浸涂、銅納米顆粒原位生長、硬脂酸改性實驗，制備了導電可拉伸超疏水棉織物。因其特殊的織物結構，在磨損、拉伸和彎曲測試中，超疏水棉織物均表現出優異的力學穩定性和超疏水性。

1.3.2 設計具有可拉伸結構的彈性材料

將彈性材料設計為可拉伸結構可進一步增強彈性材料的拉伸性能，還能用于材料局部拉伸性能的調控。若可拉伸結構為微觀結構，還可簡化構筑微觀粗糙結構工藝。Zhang等[31]以火焰誘導熱解方式在聚二甲基硅氧烷泡沫軟骨架表面生成了特殊波紋狀微納粗糙結構，制備了超疏水表面。在60%應變壓縮、100%應變拉伸、90°彎曲和各類惡劣環境條件(包括酸/鹽/堿、高/低溫、紫外線、循環磨損)測試后，該超疏水表面仍顯示出穩定的超疏水性能。這種特殊波紋狀微納粗糙結構能隨基材拉伸而拉伸，是該超疏水表面在拉伸循環下仍然保持穩定的疏水性能的重要原因。Lee等[32]以聚苯乙烯為模板，在聚二甲基硅氧烷基底表面壓印了多種不同尺度納米褶皺，隨后氟化獲得了超疏水表面。對這些不同尺度納米褶皺的超疏水表面進行液滴沖擊測試和拉伸測試，發現多尺度、層次化的褶皺部分能在拉伸時保留它們的結構層次，有利于維持拉伸時的疏水性，減少液滴反彈。

同時進行材料選取與結構設計，彈性材料與可拉伸結構結合制備可拉伸超疏水材料能有效規避彈性材料選材范圍小與可拉伸結構拉伸效果差的缺點，充分發揮彈性材料與可拉伸結構的優勢。該方法也因而成為現在的研究熱點，但該方法既要選擇彈性材料，又要構筑可拉伸結構，工藝復雜，操作繁瑣，成本較高，工業化尚有距離。

2 耐久措施

對可拉伸超疏水材料而言，其耐久性弱的原因在于多次拉伸或維持拉伸狀態所引發的材料結構損傷及超疏水性減弱。因此，改善可拉伸超疏水材料的耐久性關鍵在于增強可拉伸超疏水材料的力學性能和提升可拉伸超疏水材料的超疏水穩定性。

2.1 增強材料力學性能

2.1.1 有機黏結劑的添加

在材料間添加黏結劑可以提升材料間的結合力，使材料更好地滿足拉伸所需的力學性能要求。有機黏結劑用于提升疏水層材料間附著力時不應過量，否則可能會填補粗糙結構導致材料疏水性下降。Lin等[34]以熱塑性聚氨酯為基底，構筑了由酸改性碳納米管、銀納米線、聚二甲基硅氧烷組成的疏水層，制備了可拉伸的穿戴式應變傳感器。其中，聚二甲基硅氧烷既起到了低表面能改性的作用，又充當了黏結劑，提升了材料的力學性能。有機黏結劑也可用于改善基底與疏水層間的附著力。Liu等[55]受海洋貽貝生物黏附性的啟發，設計了由聚氨酯海綿基底、聚多巴胺(polydopamine,PDA)黏結層和Ag納米顆粒疏水層組成的“三明治狀”超疏水材料。PDA黏結層與海綿骨架及Ag納米顆粒之間具有強附著力，6000次循環壓縮過程及2000次循環拉伸過程中，材料超疏水性保持良好。

2.1.2 一體化構筑

為提高疏水層與基底之間的界面附著力，制備力學性能良好的超疏水表面，往往需要進行復雜而耗時的處理[29]。若直接在基底表面構筑疏水層，則無須考慮材料間的結合方式及結合力的大小，工藝簡單、力學性能優異。一體化構筑一般要求基底具有本征彈性，疏水層構筑方法包括激光刻蝕[30]、壓印[32]等。Yang等[30]采用飛秒激光刻蝕硅酮彈性體，制備了可承受高達400%應變的柔性超疏水表面。該超疏水表面具有高度可拉伸性、可調黏附性、堅固性和非氟化等優點。Harada等[56]通過激光處理彈性體硅橡膠，獲得了可拉伸超疏水表面。該超疏水表面可進行多次彎曲和雙向拉伸，最高可達135%應變。

2.1.3 賦予材料自修復性能

拉伸時材料結構的損傷是可拉伸超疏水材料疏水性下降的主要原因之一，賦予可拉伸超疏水材料自修復性能，間接提升其抗拉伸損傷能力，對其耐久性有重要作用。Hu等[35]在橡膠基體上噴涂炭黑/聚丁二烯彈性體復合材料后熱固化，制備了高度可拉伸的超疏水表面。在高達1000%的大拉伸應變下，復合涂層可保持超疏水性能(CA≈170°,SA<4°)，并能承受1000次拉伸釋放循環而不喪失超疏水性能。在簡單拉伸處理下，損傷的涂層可以恢復其超疏水性。但這類自修復需要特殊處理，應用范圍有限。Shan等[57]利用咪唑-鋅配位鍵的交聯合成了一種新型硅彈性體，并將聚苯乙烯和二氧化硅顆粒依次噴涂在彈性體表面，制備了超疏水表面。在室溫條件下，該超疏水表面可快速自修復。這種常規環境下自發快速的自修復是未來發展的主流。

2.2 提升材料的超疏水穩定性

2.2.1 采用預拉伸基底

先預拉伸基底再構筑粗糙結構可以確保拉伸狀態下材料表面的粗糙度，提高材料的超疏水穩定性。Su等[25]采用噴涂法在預拉伸天然橡膠基底上制備了由1-十八硫醇修飾的銀納米顆粒、聚苯乙烯-b-聚(乙烯-共丁烯)-b-聚苯乙烯組成的高度可拉伸導電超疏水涂層。該涂層在高溫、強酸/強堿以及液滴沖擊、揉捏、扭轉和反復拉伸-松弛等處理下均表現出優異的超疏水性。預拉伸基底不僅適用于彈性基底，還可適用于可拉伸結構基底。Kim等[58]分別在松弛或拉伸狀態下對針織織物進行等離子蝕刻處理。結果表明：在松弛狀態下經過等離子處理的織物的超疏水性在雙軸拉伸時降低，在延伸狀態下經過等離子處理的織物在雙軸拉伸下可以保持超疏水性。這證明了基底預拉伸處理有利于拉伸狀態時超疏水性的維持。

2.2.2 增大疏水層楊氏模量

當拉伸應力相同時，材料的楊氏模量越大，其拉伸形變就越小。因此可以構筑楊氏模量較大的疏水層，減少拉伸時粗糙度的變化，改善材料的超疏水穩定性。Zhang等[59]將中空的碳納米纖維裝飾在聚氨酯納米纖維上，并用聚二甲基硅氧烷改性，制備了可拉伸的超疏水/超親油膜。碳納米纖維和聚二甲基硅氧烷極大地提高了薄膜的拉伸強度和楊氏模量。在30次油水分離實驗中，分離通量和分離效率保持穩定。Lin等[60]在彈性聚氨酯納米纖維表面依次裝飾酸改性碳納米管、銀納米粒子和聚二甲基硅氧烷，制備了導電的可拉伸超疏水材料。碳納米管、銀納米粒子和聚二甲基硅氧烷的引入顯著提高了納米纖維膜的楊氏模量與拉伸強度，同時保持了納米纖維膜的彈性。在70%～100%的應變下，納米纖維膜的接觸角近乎穩定，且在50%應變下拉伸100次，接觸角只降低3°。

3 應用研究

可拉伸超疏水材料具有良好的力學性能和抗浸潤性能，可用于許多領域，如柔性傳感器[33-34]、新興電子設備[61-62]、醫療防護[63-66]、液相混合物純化[21-22,46]、微液滴控制[23-24]等。表1列出了不同應用場景可拉伸超疏水材料的特性[19-21,23-24,46,61,63,65]。不難看出，用于柔性傳感器的可拉伸超疏水材料具有良好的力學性能，可多次拉伸循環且拉伸后依然具有超疏水性；用于新興電子設備及液相混合物純化的可拉伸超疏水材料性能較為平衡；可拉伸超疏水材料用于醫療防護性能的要求并不高；而用于微液滴控制的可拉伸超疏水材料則表現出較寬的拉伸應變范圍。

表1 應用于各場景可拉伸超疏水材料的特性Table 1 Characteristics of stretchable superhydrophobic materials used in various scenes

3.1 柔性傳感器

可拉伸超疏水材料既可滿足柔性傳感器力學性能的要求，還能創造干燥的傳感環境，用于特殊環境下的傳感[17-18]。可拉伸超疏水材料用于柔性傳感器主要有兩種方式：(1)輔助傳感，隔離外部水汽以提供干燥傳感環境或收集水性液體用于分析。Zhang等[33]以疏水硅納米顆粒修飾的粗糙苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物制成的高柔性可拉伸超疏水基板，并與可拉伸超親水比色試紙復合，制備了汗液傳感貼片。因比色試紙與基板浸潤性差別較大，汗液被高效收集。通過智能手機分析傳感貼片的圖像，可以確定汗液的pH值、鈣離子和氯離子濃度，了解生物健康狀況。(2)直接用作傳感設備，進行信息的響應傳遞。Jia等[19]在室溫硫化硅橡膠中均勻封裝多壁碳納米管，經過粗糙化處理獲得了可拉伸導電的超疏水材料。該超疏水材料具有良好的可拉伸性(50%應變下超過10000次拉伸循環)，并具有高靈敏度、寬傳感范圍(高達447%應變)和強耐久性(耐力學、化學、熱和紫外線)。材料可導電且電阻隨拉伸應變而變化，通過測定電阻可以了解材料狀態。使用該可拉伸超疏水材料制備可穿戴傳感器，可以實時精確地監測手腕、手指和關節等部位的運動狀態。直接傳感的可拉伸超疏水傳感器可以實現高精度、高準度的及時測量，是未來發展的潮流。

3.2 新興電子設備

隨著科技的發展，各類新興電子設備應運而生，如智能機器人[61-62]、新型供能電源[63]及可穿戴電子器件[67]等。這些新興電子設備應用過程中易遭遇重復的拉伸，傳統的剛性密封防水策略難以應用。耐久可拉伸疏水材料具備良好的力學性能，在拉伸條件下也能隔絕外部水汽，適合應用。Jia等[15]在織物表面原位生長銀納米顆粒并用聚二甲基硅氧烷固化修飾，制備了高拉伸超疏水導電織物。該織物熱響應速度快，加熱效率高，還具有較強拉伸性能(5000次循環)且拉伸后電熱性能穩定(功率僅微弱降低)，因此可用作可穿戴加熱器。Wang等[63]基于模板蝕刻技術和多層化學沉積方法，開發了一種由三維多孔柔性層和防水柔性電極組成的具有耐濕與可拉伸的紡織品基摩擦納米發電機。由于所制備的柔性層和電極同時具有優異的超疏水性和拉伸性能，組裝后的摩擦納米發電機也具有極高的電輸出性能和優異的耐濕性，可用于潮濕環境(如汗液)中的供電。可拉伸超疏水材料現階段已可用于高濕環境下的新興電子設備防水，但其耐久性還較為薄弱，長期使用較為困難。

3.3 醫療防護

可拉伸超疏水材料表面的粗糙結構能夠捕捉大量空氣，防止有機營養物質和水的吸附，起到一定的抗菌效果[30,64,66]。利用其拉伸特性，還可無縫貼合皮膚表層，隔離傷口與外部環境。Li等[65]利用紫外光聚合反應制取了表面粗糙、內部多孔的柔性超疏水復合膜。該超疏水復合膜具有良好的柔韌性，在經受1000次拉伸松弛循環后仍保持超疏水性。因使用的材料對人體無害，且內部具有透氣多孔結構，該超疏水復合膜可用作醫用敷料，防止二次感染。Li等[66]基于碳納米纖維(carbon nanofiber,CNF)制備了多種可拉伸的超疏水CNF紗布，并在其中加入了快速凝血成分。CNF紗布具有超疏水性和抗菌性，可以防止失血，減少細菌附著。另外，相比傳統紗布，CNF紗布的剝離力小，剝離過程簡單。因此，CNF紗布比傳統紗布具有更大的優勢。目前，可拉伸超疏水材料在醫療防護領域具有較好的應用效果，但制備成本過高等問題仍阻礙其實際應用的拓展。

3.4 液相混合物純化

普通超疏水材料可用于簡單的油水分離，可拉伸超疏水膜材料具有可調浸潤性，可以分離純化更多的液相混合物，具有更好的分離效率，還可通過調控拉伸程度改變分離通量[22]。可拉伸超疏水薄膜應用于液體提純或分離時應注意以下方面：(1)薄膜應具有較高的化學穩定性，分離更多種類的液體；(2)薄膜的表面組成應均勻，防止分離時因液體接觸位置不同造成誤差。Hong等[21]結合靜電紡絲與噴涂工藝制備了力學性能良好的可拉伸超疏水膜。該可拉伸超疏水膜可用于直接接觸式的膜蒸餾，從模擬海水中獲取淡水，還可通過機械應變的方式調節孔徑、改變滲透通量。Huo等[46]將二氧化鈦納米粒子超聲錨固在靜電紡絲制備的熱塑性聚氨酯納米纖維表面，隨后用聚二甲基硅氧烷表面改性，制備了具有多級結構的可拉伸超疏水復合材料。該超疏水/超親油納米纖維復合材料不僅能將油與水分離，還能將油與鹽、酸、堿性溶液分離。該纖維膜還具有良好的耐久性，分離通量和效率穩定。一次純化型的可拉伸超疏水薄膜是未來發展的熱點，這種薄膜多為多層超疏水材料復合制備而成。每層薄膜都起到一定分離純化的作用，經過多次純化后混合液相被分離成幾種不同的液體[21]。

3.5 微液滴操控

微液滴操控技術是近年來發展起來的一種全新的微小液體操縱技術，在生物醫療、分析化學以及微流控等領域具有重要的應用前景[23-24]。Wang等[23]采用激光刻蝕技術在彈性體上一步生成了可承受應變高達400%的柔性超疏水表面。通過簡單的拉伸可以快速、可逆地調節表面水滴形貌，在微流體、生物醫學和液體驅避皮膚等領域具有潛在的應用前景。Wang等[24]以乙烯-醋酸乙烯酯為基材，制備了具有良好拉伸性能的超疏水薄膜。通過拉伸調節薄膜表面附著力可以起到新型“液滴鑷子”的作用，進行水和油滴的無損轉移。為了盡可能操控更多種類的液體和獲取更多形狀的液滴，用于微液滴操控的可拉伸超疏水材料應具有較好的化學穩定性和較為明顯的可調浸潤性。

4 結束語

目前，可拉伸超疏水材料的研究報道還較少，拉伸性能一般、耐久性差，主要表現在以下方面：(1)材料力學性能不足，現有超疏水材料多是復合不同材料制備的，材料間結合力有限；多次拉伸易引發材料的脫落、開裂[18-19]；(2)材料拉伸時超疏水性變弱，拉伸時材料表面粗糙結構發生形變，粗糙度下降，疏水性減弱[67]。提升可拉伸超疏水材料的力學性能，改善其超疏水穩定性勢在必行。研究的重點應聚焦于以下方面：(1)拓展新的耐久可拉伸結構體系；(2)完善耐久可拉伸超疏水材料制備的理論，為材料探索提供指導；(3)優化制備原料和工藝，降低制備成本；(4)將一些新的材料和工藝如高彈性聚合物、微觀可拉伸粗糙結構及微納加工技術引入本領域。

耐久可拉伸超疏水材料未來應向輕薄、柔性、綠色環保、智能化和精細化的方向發展。具體體現為：(1)輕薄：未來的耐久可拉伸超疏水材料將向二維薄膜式發展，制備的材料越來越輕薄，可均勻附于多種物件表面且對物件原有性能的影響極小；(2)柔性：不僅拉伸性能良好，且還可經受折疊、彎曲、扭曲機械形變且形變后仍保持疏水性；(3)綠色環保：制備原料、制備過程綠色化，產品人體安全性、環境友好性大幅度提升；(4)智能化：操縱材料的拉伸過程越來越簡單、快速，可通過加入磁性材料或結合一些機械結構來實現拉伸應變操縱；(5)精細化：被拉伸時響應傳遞的信息越來越精細、準確；可設計不均勻可拉伸結構來側重于局部信息，也可加入功能性材料(如導電材料、磁性材料等)，并實時監測材料對應的性能，快速、準確地了解材料狀態。