疏水材料的表面是如何製作的？
經常看到說結構什麼什麼的，可是這種結構是怎麼製作的？純靠化學反應嗎？
請允許我先喊一句口號，「仿生材料學萬壽無疆」！
特殊浸潤性是現在老火的領域了，我的水平很低，修學分的時候認真讀過一篇二十幾頁的綜述，還有一篇十幾頁的嘛不太記得了，總之其實可次，就是瞎叨叨，有錯誤請專家不吝批評指正。
問題是疏水表面是怎麼製作的，主要在「怎麼」上。物理化學裡面的內容，我不太記得，也不想多說了，總之物理化學也萬壽無疆。感興趣的朋友也可參考上面的答主提到的浸潤性、接觸角和滾動角等內容。我這種混流氓行的，對於具體的計算、公式什麼的，特別無能。下面的描述中，也將偷換概念，偷懶，耍流氓，講成一些不特別嚴謹但是應該基本正確的東西。
仿生學為超疏水材料的製備提供了最初的依據。
有答主提到了「荷葉效應」，對的，大多數的超疏水材料構築都有參考荷葉表面結構。
而荷葉的表面結構特徵有兩點：
其一，特殊微納結構。
其二，生物蠟。
（嘿，既然是科普性質的，我先說明，我已經是二次引用，感興趣的同學請自行搜索上述文章及其參考文獻，對綜述作者北航的劉克松老師、江雷老師等以及參考文獻的作者們表示感謝，感謝他們出色的工作，提供了這麼美的圖片。）
特殊微納結構解釋一下，上圖是把荷葉表面進行放大，B中可以看到一片片密集的凸起，C中可以看到單個凸起表面的精細結構，文中描述是」cilium-like」（纖毛狀的），凸起是「微」，纖毛是「納」，一直講的微納結構就是指這種在μm和nm兩個尺寸上的結構組成。
再看一幅圖片，這是玫瑰花表面的高倍SEM（SEM就是電子顯微鏡，具體原理與本文關係不大，不贅述）圖片，可以看出，雖然精細結構不盡相同，但是大致是類似荷葉的微納結構。
再看一幅圖片，這是玫瑰花表面的高倍SEM（SEM就是電子顯微鏡，具體原理與本文關係不大，不贅述）圖片，可以看出，雖然精細結構不盡相同，但是大致是類似荷葉的微納結構。
這種微納結構為什麼能疏水呢？科學地講，應該用物理化學的模型進行計算和說明，如下圖。
但是我不太會講，也不太想翻譯文獻內容了因為真正愛學的少年可以自行去研究。
但是我不太會講，也不太想翻譯文獻內容了因為真正愛學的少年可以自行去研究。
剩下的朋友們，我們這麼理解一下：
水其實在表面張力的作用下，會形成一個球，因為這種狀態下的表面張力最小；微納結構的表面充滿了一個又一個的小空間，裡面是充滿空氣的，成為一個小氣室；如果水珠足夠小，則這些小水球可以擠出氣室里的空氣，進入氣室，和材料表面融為一體，也就是潤濕材料表面；可實際上，氣室的尺寸很小，微納米級別，水珠比較經常形成的尺寸相較而言很大，一般在毫米級別，不能夠進去氣室，於是形成了一種水珠在材料微納結構表面放著，不進去的狀態。
（嗯，這個解釋我感覺有些許不嚴謹，但是具體在哪裡我真的不知道，誰知道，請告知。）
然後，這層結構表面覆蓋了一層生物蠟，生物蠟是一種低表面能、疏水的物質，它加強了微納結構的疏水效果。其它的，例如氟硅改性的各種烷啊之類表面能低的物質，它們製備出的材料，自身也會具有一些疏水的性能。
講明白了上面兩點，就是疏水材料仿生構築的內容了。
一般有兩種途徑：
其一，體材料，也就是塊材比如板啊製件啊什麼的，直接進行表面疏水結構構築和處理。
其二，製備成超疏水塗料，噴上去讓目標物變成超疏水的。
兩種方法是相輔相成的，都需要先盡量滿足微納結構合理、穩定，然後再修飾一層低表面的物質起到類似生物蠟的作用，以達到更好的效果。
題目里問到的化學反應這種提法太籠統了，物理和化學的方法都可以且會用到吧。仿生構築是一項充滿了藝術想像力的工作，基本上所有的物理和化學的手段都可以試一試，都有人在試，都也許可以成功製備疏水和超疏水表面。
從體材料和塗料上稍微講一下具體內容吧。
體材料。如上圖，首先使用硅獲得微米級的硅線陣列，然後修飾上一層納米結構。（原始文章我沒看，又坑爹了，綜述里說是self-assembly of tubular plant waxes生物蠟管自組裝，哇撒，不做這個方向，沒那麼多時間細研究。）
體材料。如上圖，首先使用硅獲得微米級的硅線陣列，然後修飾上一層納米結構。（原始文章我沒看，又坑爹了，綜述里說是self-assembly of tubular plant waxes生物蠟管自組裝，哇撒，不做這個方向，沒那麼多時間細研究。）
此外，陣列的獲得方法真心可多，從物理氣相沉積到化學刻蝕，水熱法，電沉積，都是可以的。操作起來，也不盡相同。
電沉積也許就是十塊錢的事兒，有溶液，溶解了所需電解質，通上電，就會在基體上長出來；可如果要長得漂亮，就需要精細控制反應條件了，想要效果好，可能就貴了麻煩了。物理氣相沉積，起點就天差地別了，好一點的儀器大概要到上千萬，但是可以沉積高溫合金，高端大氣上檔次，火焰噴到了5m，溫度範圍可廣，能加工好多東西。（特別外行的朋友，我給你講，高溫肯定是個特別難搞的事情，要能加熱到高溫就不容易，到了那個溫度，反應都可活躍，需要防範的事情就非常多，反應物和產物別被氧化或跟別的東西反應了，就需要高度密封，適度降溫，精準控溫，是非常複雜的設計，我不做儀器，具體的不懂怎麼做，只知道非常難……n(*≧▽≦*)n ……）
塗料，先明確兩個概念，塗料和塗層。塗料塗裝以後叫塗層。
展開。塗料一般是液態或粉末的，經過施工，塗裝到基材或機器表面，然後固化成型，最終形成的那一層保護層叫塗層。就這樣講，我們講的塗料就是家裡買的乳膠漆什麼的，可一旦塗完了再講說掉漆，那時候的漆就是我們說的塗層，掉漆就是塗層被破壞了。o(╯□╰)o……
塗料的疏水構築和體材料就不太一樣，基本上是不可能獲得上面的納米線陣列那麼規則的表面的，雖然那麼整齊也不是特別有必要，因為荷葉的陣列也並不整齊，自然界原本就充滿了隨機這種美感。可我講的又不全是廢話，其實獲得單鋪一層的陣列結構都很難，因為塗料固化的過程中，裡面的物質並不聽話，不是你讓它排隊它就好好排隊，還站一層且永不疊羅漢的，它們疊羅漢，疊完了還會垮。所以，就比較難。
疏水塗料靠的一個是自身表面能低，另一個就是加上顏填料調整塗裝性能和塗料固化過程，盡量獲得一個良好的疏水塗層表面。
塗料的製備包括化學反應如水解、聚合等，也可以是物理的高速機械分散，還可以是電化學的方法，總之也是多種多樣的。
我一個師兄在用種子乳液聚合做一種疏水塗料，可能非常符合普羅大眾對於化學工作者的想像，就是拿一些瓶瓶罐罐組裝起來，倒進各種液體去，讓它反應。~(≧▽≦)/~
總結：
1 疏水材料非常神奇，從發現荷葉效應受到啟發開始，世界各地充滿了研究者、課題組前赴後繼地做研究，特殊浸潤性是和納米材料互有滲透的交叉前沿學科。
2 從方法論的角度，一些非常傳統，非常簡單的反應可以用來構築疏水表面；也有一些高端大氣上檔次，好多人見都沒見過，想都沒想過的方法，在被用來做特殊浸潤性表面。（比如我真的還沒見過活的等離子束物理氣相沉積，我見識短……）
3 從目前的結果上看，現在戶外設備如衝鋒衣啊什麼的，已經在用一些超疏水塗層了，缺點是耐用性似乎比較差，我的衝鋒衣一開始是有荷葉效應的，洗了一次以後就只能防水了，再沒有水珠排排隊、亭亭玉立的那種美感了……因為超疏水塗層要基於一定的微觀結構才更有效，僅靠低表面能不容易做到效果特別好，而想讓一個東西排排隊站好還永遠不亂，是違反了熵增定律的，在一定程度上也是反人類反科學的。
此外，建築外牆塗料，是一直有一些自清潔的效果的，有一種是靠超親水自清潔，也有是靠超疏水的。還有汽車、衛浴什麼的，都有產品問世啦。研究也依然火熱。
超疏水，超疏油，超雙疏就像永動機一樣，是一個可美好可美好的夢想，帶來的自清潔、不沾污等附加效果，想想我都要流！口！水！了！
（舉了個爛例子，超疏是可以實現的，永動機不能……）
噴一噴，衣服傢具都再也不臟，沒有了家務，家庭矛盾去無蹤！真心的，不用幹活兒了，大家都不累，何必吵架，嘿！
人類的幸福未來，說起來，就放在特殊浸潤性研究上了！
所以說，仿生材料學萬！壽！無！疆！
祝所有研究者長命百歲，實驗順利！
謝謝閱讀，祝好！
不是做這個方向的，但是我們畢業要求做個跟自己方向無關的original research proposal, 我選的方向是這個。樓上大部分講的都是lotus effect, 總而言之靠的就是wax 的hierarchical
textures，再簡單點就是微米結構上覆蓋納米結構，疏水的原理是靠液體和固體界面之間形成空氣層。
但是，但是，這不fashion,新的潮流有兩個非常，非常有意思的方向：
一個呢就是模擬豬籠草，豬籠草就是吃蟲子的植物，就是這貨，
他們靠分泌lubricant liquid在表層，當昆蟲落在上面，哎呀，腳一滑，滑到底部，不好意思，被吃掉了。模擬的方法也很簡單，就是造個texture吸附一層相關的lubricant liquid，下面就是哈佛那個組的工作：
這個方向可以延展到非常多的方向，我還沒defense呢，就先不講自己idea了。
另一個特別有趣的就是完全完全單靠刻蝕（lithography):
單靠刻蝕，不在乎是什麼材料，靠的呢就是用物理界面調節視覺contact angle，真實的液體和界面的contact angle 沒有改變。想法真的非常好，看到的時候覺得這才是富有創意的idea，當然也可能自己paper讀的還是少。就是這結構：
Citations: Nature, 477, 443, 2011; Science, 1096 28 NOVEMBER 2014 ? VOL 346 ISSUE 6213
兩個都是發在頂尖雜誌，大家都知道的。
我辛辛苦苦碼些答案不容易啊，最近認真寫的答案都沒人贊，妄我掏心掏肺的，放棄刷購物網買裙子的時間，哭，都不想寫了呢。賣個萌，求贊~~
搬磚歸來感覺自己現在挺適合回答這個問題……
1.疏水性原理
問題是疏水表面是如何製作的，在搞清楚製作之前我想應該先搞清楚疏水原理。疏水性的概念以及接觸角，滾動角神馬的其他答主也都回答過了，製備超疏水表面實際上就是在模仿荷葉表面的內種微-納雙尺度結構，並經過低表面能物質修飾，從而達到超疏水性的效果。
這種微（乳突）納（納米線）雙尺度結構為什麼會產生疏水性能呢？這要從浸潤模型講起。
最早人們認為固液表面是光滑接觸的（young模型）。1936年Wenzel認識到，實際應用中不存在絕對光滑的理想表面，而是粗糙表面上的凹槽被液體完全填充，僅存在固-液接觸。這便是中間圖所示的Wenzel模型。1944年，Cassie在Wenzel模型的基礎上進一步對Young公式進行了改進，提出了Cassie模型：當表面結構疏水性較強時，粗糙表面上的凹槽並非全部由液體填充，可能會有氣體存在於兩者之間並形成氣-固-液三相接觸，神奇么？就像是空氣墊和凹槽一起將表面液體「撐」了起來~至於到底是形成Wenzel狀態還是形成Cassie狀態，當固液氣聯合表面張力大於重力，以及納米尺度粗糙結構足夠高能撐起液滴的時候通常為Cassie狀態。不知是否能回答 @濟楚 的問題。所以荷葉表面的微納雙尺度粗糙結構，並不是隨意構造出來的，而是自然界進化了千年的最精密的結構。這樣的結構有利於 Cassie狀態的形成，接觸角也最大。
為什麼Cassie模型下液體的接觸角最大呢？對比Wenzel模型，Cassie模型中，計算公式
式中，θC 為 Cassie狀態下表觀接觸角/°；f1、f2為成分固體物質和空氣所佔的單位表觀面積分數（f1+f2=1）；θ1為粗糙表面接觸角/°。因為Cassie模型中液滴和結構之間形成了「空氣墊」，所以f1下降，f2升高，由公式θ1也會升高。
從能量的觀點來說，液體之所以會有向表面鋪展的傾向，是表面層原子朝向外面的鍵能沒有得到補償，系統有朝著能量降低，均一的趨勢發展。微納尺度的粗糙結構在單位投影面積上接觸面積比一般結構模型大，而且經低表面能材料修飾後固體的表面能已經很低了，液體有匯聚成滴，懸掛在表面的傾向，接觸角比鋪展時大的多。
2.應用
那麼超疏水表面到底有什麼用處呢？一個很有前景的方面就是利用其自清潔效應。你想，水滴要是能在表面鋪展並隨意滾動，表面的髒東西不都被捲走了么，想輪船表面這種容易附著海中雜質以及容易生鏽的表面不就能變得更加耐用么。另外，研究已經證明超疏水表面在防污防積雪、微流體及無損傳輸等方面有這重要應用。近期熱點為超疏水薄膜的油水分離，在石墨烯材料中的應用等等......
3疏水表面的製備
終於說到如何製備了，製備的關鍵就是構建表面的內種粗糙結構，並經過低表面能修飾。目前比較流行的方法都是偏化學的方法，如電化學方法，溶膠-凝膠處理法，刻蝕法，化學化氣相沉積等等我最近做的是用噴塗的方法。
4 寫在最後
提醒大家，超疏水雖然聽起來很厲害的樣子，不過真要運用到實際生活中，恐怕還要很長一段時間。
也許這是既石墨烯後，又一大坑，歡迎大家入坑或和我來討論昂~
.
潤濕性是固體表面的重要性能,描述潤濕性的物理參數為液滴的接觸角。
既然是疏水材料，那麼這種材料的水接觸角必然大於一個固定數值，目前學術公認的數值是90度。那麼要製作這種大接觸角的材料一般需要考慮的影響因素首先是表面能，表面能與接觸角的大小有直接的關係,低表面能物質 (硅烷化試劑、烷基化試劑和碳氟化合物等 )對於增大水滴接觸角,增強表面的疏水性能具有重要作用。也就是說，在某種固體材料的表面修飾上低表面能物質可以增大其疏水性。
除了化學因素外,表面物理結構形貌特別是微觀幾何是決定疏水的關鍵因素。大量的理論和實驗表明,只要有合適的微觀粗糙結構,在較小的本徵接觸角條件下也能使液滴處於穩定的複合潤濕態（參考荷葉的疏水結構）。還有，一個潤濕系統由固體表面、液滴、外部環境組成。為達到理想的超疏水性,固體表面的內在作用可在外部環境的刺激下得到進一步加強。更重要的是,通過外界影響,可人為調控超疏水行為,這對將來發展各種機敏智能超疏水材料意義重大。外部環境作用主要包括聲、光、電、熱、振動、壓強等,它們對錶面潤濕性質有極大影響。
不過，我個人認為，題干中的疏水材料製作，主要應該是考慮物理和化學因素，可以在基材上設計合理的微納米結構進行蝕刻，然後通過化學反應或者吸附等物理過程修飾低表面能物質，就能製作出疏水材料甚至是超疏水材料（接觸角大於150°）。疏水表面常見的製備方法有溶膠凝膠法、 化學修飾法、 噴塗法、 液相法、 化學蝕刻法、 水熱法、 微相分離法、 原位聚合法、 靜電紡絲法、 陽極氧化法等，都是近幾年出現的疏水表面的製備方法。人工製造疏水表面雖然時間不長，但發展十分迅速，好的製備方法也越來越多。
這個未必啊，表面效果也能達到。@馮小眉的理論說 的很清楚了，我只補充具體實驗：
N年前，在我還是碩士研究生的時候，做過三種疏水材料，一個是純靠手工打磨，來達到表面憎水的效果，當時打磨的好像是一種鋁合金材料了吧，用金相砂紙，打磨出來的。這個太久遠了，09年了，不太記得了。
後來，做鋁陽極氧化，用高純鋁，99.995%的高純鋁，做氧化鋁膜，然後，在正硅酸乙酯-乙醇溶液中封閉，也能做到表面憎水的效果。
還做過一段時間的鎳-鉻複合鍍層，不過這個有點失敗，因為本身，鉻，尤其是六價鉻存在的時候，就會影響鎳在陰極的沉積行為，當年我用了幾種材料，304鋼和99.999%的鐵上，都沒重現性，偶爾，冷不丁的成功一個。
隨著人長大，見識的東西越多，就越能感到自己的渺小與淺薄。一個領域水論文的雖然多，但是總有那麼一小挫人是在做實事的，而那麼一點點力量就能推動一個領域的巨大發展。就在剛剛過去的一年多時間裡，我親眼見證了超疏水技術的巨大應用潛力，在此對答案進行修改。
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首先表達我的觀點，超疏水材料在學術上風聲水起，近幾年發表的論文越來越多，尤其是中國的研究者異常活躍，發表的論文中約有50%來源於中國研究者。中科院的江雷院士更是這個領域的權威專家，去年好像還獲評了美國科學院的外籍院士（雖然我個人不特別喜歡他，聽過幾次報告，完全不尊重聽者，永遠只有一個意思：我很NB，我文章很diao。他在這種技術的應用領域做得奇差，基本沒有做成的應用項目。典型的學術研究者，永遠只會水論文，水論文）。但是我的觀點是，應用起來遠沒有大家設想的那麼美好，很多應用領域是完全不切實際的，但是在一些特殊的領域確實展現出了巨大的應用前景。
首先呢，一般的材料本身都有親水、疏水之分，這和材料的表面能有關，我們把水在材料上的接觸角大於90°的材料叫做疏水材料，把接觸角小於90°的叫親水材料（這個在學術上也有人不同意哈，有人提出65°為親疏水材料的分界）。表面能越低的材料，水在上面的接觸角越大，對於表面是平的材料，水的接觸角最大能到多少呢，一般是120°，極限了，這些材料一般是聚四氟乙烯或者聚二甲基硅氧烷（PDMS）這些表面能非常低的東東。
但是呢，神奇的大自然告訴我們，水在物體上的接觸角還可以更大，大到什麼程度呢？150°以上！我們把這些接觸角大於150°以上的表面叫做超疏水表面。這些超疏水表面在自然界中是非常之多的啦，最有名的當然是荷葉莫屬，其他還有許許多多，包括玫瑰花、花生葉，水稻葉等等，我下面這張圖就是好多這種超疏水的植物哈。
當然，不是接觸角大就無敵了，這些接觸角很大的表面還分為幾類，主要以表面對水的粘滯力來分。荷葉是典型的一類，它不僅接觸角大，而且表面對水的粘滯力很小，水在表面很容易滾落，這就是傳說中的「自清潔」現象，成就了荷葉出淤泥而不染的美名。另一類典型的就是玫瑰花，各位可以買朵玫瑰試試哈，滴一小滴水上去，那個水不會滾的，會牢牢的粘在上面，這就是高粘滯性的超疏水表面（這個學術上也有爭議哈，有人覺得得像荷葉那樣滾才能叫超疏水）。當然，這種玫瑰花一樣的超疏水表面應用更少，更扯淡了，所有一般我們就說荷葉那種有「自清潔」現象的超疏水表面。為了不陷入學術的討論，這裡我只解釋一下為什麼他們的接觸角可以這麼大。
答案其實上面很多答案已經解釋了，就是表面有微納米結構的原因。生物表面的微納米結構真是一個學術研究的寶藏，可以研究的東西太多，太神奇了。比如豬籠草為什麼能捕食獵物，蝴蝶的翅膀為什麼五顏六色，鯊魚為啥游得快，壁虎為啥能爬牆……大自然在進化的過程中真是太NB了。仿生領域絕對是目前最火熱的學術方向之一。下面的圖左邊的分別是壁虎的腳上，甲殼蟲的背上，蒼蠅的眼鏡，右邊的分別是蝴蝶的翅膀，豬籠草的入口處的微觀結構圖。
有沒有感覺大自然很NB。正是這些特殊的結構的存在，賦予了自然界很多生物奇特的能力。荷葉，玫瑰花也不例外，他們表面的微觀結構圖見下（上面已經有回答中有了哈，這個是經典的圖，我就不用其他的了）：
這些微觀結構有什麼用呢，很簡單，兩個效果：1、放大表面的親疏水性，讓親的材料根據親水，疏水的材料更加疏水；2、改變了水和固體表面的接觸形式，原來是水直接和固體表面接觸，現在因為這些微觀結構的存在，空氣可以被陷在裡面，變成了水和空氣、固體的接觸，你想想，水和固體表面之間夾了層空氣，是什麼效果？
這裡又涉及很多模型吖什麼的，我不想深入討論這些。我只想強調兩個基本的結論：1、在絕大多數情況下，微納米結構的存在是放大表面的親疏水性，一般而言不能讓原本親水的表面變為疏水表面，只會變得更加親水，因此如果想製備超疏水的表面，首先你得保證原本這個材料是疏水的才行（實際操作上，原本不疏水也行，做出微納米結構後，塗上點疏水的東西就可以）。看這個例子，原本一般親水的不鏽鋼，表面有維納結構後，變為超親水，水在表面能快速擴散。如果想要它變成超疏水，表面塗點蠟一類的物質就可以了。
2、當然，也存在特殊情況，對於原本親水的材料，某些極為特殊的結構可以讓他們變為超疏水的。我舉兩個特例，下面這個圖上是氧化銅的納米線，好多納米線，長的還很密，只有當納米線的長度長到一定值時，才能變為超疏水表面。另一個是上面也有答案提到的，做出倒T型的微結構，看下面這個東東，這個東西宇宙無敵的NB，不僅疏水，什麼液體都沾不上去。但是我必須強調的時，這些都是極為特殊的結構，對於一般的微納米結構，不會讓原本的親水表面變為疏水。
說完這麼多。不考慮極為特殊的表面微納米結構，一般而言，兩種思路做超疏水：1、在疏水的材料上做點微納米結構出來，大家一聽微納米結構覺得很難，其實超級簡單，不說那些論文里寫的高大上的方法，你把一塊聚四氟乙烯板用砂紙打磨一下，它就能變成超疏水的。2、在原本的材料上先做出微納結構，再想辦法弄上一層疏水的材料。不管用什麼方法，做出來什麼結構，千變萬化不離其宗，離不開這兩個道理。上面的回答里有一些說了自己的研究，其實你去看方法，離不開我說的這兩個基本原理。
但是用這些方法做出來的超疏水表面沒有特別大的工業價值。為什麼呢？1、像聚四氟乙烯這種原本就是疏水的材料，它疏水就夠了，根本不需要超疏水，說白了，超疏水就是看著過癮，它根本不需要。2、大多數原本就是疏水的材料，除了聚四氟乙烯這種可以工業化用之外，像PDMS這些東西根本沒法大規模用。3、對於原本親水的材料，通過做結構，再修飾上疏水材料的方法來做超疏水表面，有幾個根本問題無法解決，太脆弱了，太不穩定了，太不持久了。你想想這些微納米的結構，你用手劃劃，沒了。這些疏水的表面塗層，日子久了，沒了。而且一般人工做的微納米結構，完全沒有自然界荷葉那麼nb，在有些條件下，疏水性會喪失的，比如你連續在大雨里放兩天試試，你用一定壓力的水沖沖試試。
但是，有沒有商業化應用的超疏水呢。有！不管是日本，美國還是國內，都有商業化的超疏水塗層的產品，其中最有名的是美國的super ever dry（其實吹牛為主，美國人東西的特點就是，宣傳永遠做得很美，我了解的美國同類產品至少有3家以上）。TED上有他們CEO的演講，你上youku也可以搜到很多相關視頻，其中最有名的是去年日產公司還嘗試把他們的產品用到了汽車上，看下面這張圖，效果很明顯有沒有。但是！但是！你一定好奇，為啥沒有大規模用呢，這麼NB的產品，其實很簡單，這老總能吹，所有不好的問題你全部看不見了。
當然，雖然這個用在汽車上有問題，但是近年來，確實有許多可喜的進步，在一些特殊領域的應用效果也讓人驚喜。尤其是一些中國公司也正在這個領域有所建樹，技術水平完全不差國外的同類商業產品。我之前提到的一些問題正在逐步被攻克解決，非常期待在接下來幾年裡它的進一步發展。
製作超疏水表面的方法很多，這裡說兩個不需要什麼高大上的儀器和材料的就能製作超疏水表面的方法。
1溶液浸泡法
材料準備
實驗材料：純鋁板（純度大於99%），五水硫酸銅晶體，硬脂酸固體顆粒，去離子水，無水乙醇，濃鹽酸
配製溶液：配製0.5M HCl溶液250ml，0.01M CuSO4溶液250ml，0.01M硬脂酸乙醇溶液250ml。
鋁板預處理：將鋁板切割成20*20*3mm的小鋁片，然後在小鋁片的邊緣處鑽Φ1的小孔，接著用800#水磨砂紙將鋁片表面打磨光滑，用冷風吹乾。將鋁片用透明膠帶密封起來只留下一個20*20mm的表面，用漆包線穿過鋁片小孔，將漆包線與鋁片連接在一起，以便可以通過漆包線對鋁片進行移動操作。將鋁片放進裝有1:1去離子水和無水乙醇的小燒杯中，然後放進超聲波清洗儀中清洗2分鐘後取出用冷風吹乾。
步驟：
（1）用5個100ml的燒杯分別取50ml的去離子水、無水乙醇、0.01M CuSO4溶液、0.01M硬脂酸乙醇溶液以及0.5M HCl溶液。
（2）將預處理過的鋁片樣品放入0.5M HCl溶液中（大約2min）直到有大量氣泡生成時取出放進去離子水中清洗，然後放進0.01M CuSO4溶液中浸泡一定的時間
（3）將浸泡完CuSO4溶液的鋁片放進去離子水中清洗接著再放進無水乙醇中清洗，最後放進0.01M硬脂酸乙醇溶液中浸泡一定的時間。
（4）將浸泡完硬脂酸乙醇溶液的鋁片放進無水乙醇中清洗，取出後用冷風吹乾。
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2電化學腐蝕法
材料準備
實驗材料：純鋁板（純度大於99%），紫銅板（純度大於99%），去離子水，無水乙醇，濃鹽酸，硬脂酸固體顆粒，NaCl（分析純）。
配製溶液：配製0.5M HCl溶液250ml，0.1M NaCl溶液500ml，0.01M硬脂酸乙醇溶液250ml。
鋁板預處理：將鋁板切割成20*20*3mm的小鋁片，然後在小鋁片的邊緣處鑽Φ1的小孔，接著用800#水磨砂紙將鋁片表面打磨光滑，用冷風吹乾。將鋁片用透明膠帶密封起來只留下一20*20mm的表面，用漆包線穿過鋁片小孔，將漆包線與鋁片連接在一起，漆包線與鋁片連接處以及漆包線另一端用砂紙磨去其表面漆包層，以便可以導電和通過漆包線對鋁片進行移動操作。將鋁片放進裝有1:1去離子水和無水乙醇的小燒杯中，然後放進超聲波清洗儀中清洗2分鐘後取出用冷風吹乾。
銅板預處理：將銅板切割成20*20*2.5mm的小銅片，其他預處理步驟與鋁板預處理步驟相同。
步驟：
（1）用4個100ml的燒杯分別取50ml的去離子水、無水乙醇、0.01M硬脂酸乙醇溶液以及0.5M HCl溶液，在有機玻璃容器中倒入0.1M NaCl溶液250ml。
（2）將預處理完畢的鋁片和銅片分別放進長方體反應容器中，讓鋁片和銅片未被透明膠帶覆蓋的表面正對，並保持與水平面垂直。鋁片為電解反應的陽極，接恆流源正極，銅片為陰極接恆流源負極。
（3）打開電源開關，調節電流至所需電流值，開始計時，到達預定反應時間時，關閉電源，取出鋁片和銅片，銅片重新經過預處理可重複利用。
（4）將取出的鋁片放進裝有去離子水的燒杯中清洗，然後移到裝有1:1去離子水和無水乙醇的燒杯中，放進超聲波清洗儀中清洗2min後取出，用冷風吹乾。接著再將鋁片放進裝有0.5MHCl溶液的燒杯中浸泡1min，取出後先用去離子水清洗，再用無水乙醇清洗。
（5）將經過無水乙醇清洗的鋁片放進0.01M硬脂酸乙醇溶液中浸泡30min。
（6）浸泡結束後，將鋁片取出用無水乙醇清洗，再用冷風吹乾。
看到有日報推送，剛好和研究方向相關，就進去看了看......作者的熱情和對科研工作者的感情讓人印象深刻並充滿感激，但從內容而言，還是有很多問題。
不敢說在這個領域有多深的理解，但想談一談一些體會。為初入行業的人兒們提供點兒提示。
之前有好幾個人實際上說到了點子上，就是表面能。那麼表面能到底是個什麼鬼？
粗略的講，表面能就是表面那層粒子比內部粒子多出來的能量。為什麼表面那層粒子能量多呢？因為它們已經在最外側的表面上，起碼有一個方向上沒有小夥伴在拉著它們。
好，表面能我們（就當做是）理解了，那是不是所有的物體都有表面能呢？當然，只要有表面的物體就有表面能，所有物體都一定有表面，所以都有表面能，固體、液體、氣體，都有。通常而言，固體的表面能比較大，水的表面能相對比較小，油的表面能更小。
那麼表面能怎麼和疏液親液相關的呢？
得先知道什麼事疏，什麼是親。簡單而言就是接觸角，也就是在固體表面的液體是攤成一攤還是保持水滴的狀態。極端而言，接觸角0度就是攤成一攤，180度就是完全保持水滴狀態。在0度到180度之間有兩條線，分別是90度和150度，小於90度我們就認為是親液，大於90度就認為是疏液，大於150度就是我們所謂的超疏液。
除了疏水性之外還有一個參數影響「不沾水」，就是滾動角。滾動角顧名思義，就是表面傾斜到液滴剛好可以滾落的角度。這裡要強調一點，接觸角超高的表面，滾動角不一定低。有的表面接觸角可達150度以上，但滾動角也可在90度左右。這個概念比較複雜，這裡不展開。
液體想要在固體表面攤成一攤是要擴大表面積的，那麼擴大表面積就會使得表面能增加，能量是不可能憑空出現的，於是就需要有能量的提供者。對於高表面能的固體表面而言，液滴在表面的攤開減小了固體的表面積，表面能隨之降低，於是這部分能量就可以充當液體擴大表面積所需能量的供給者。固體表面能高，則可供給的能量高，於是液體就很舒服的攤開了。
所以，想要不讓液體很舒服的攤開，唯一的辦法就是讓固體提供的能量不足，當固體的減小的表面能小於液體增加的表面能時，液體就不會攤開，於是，疏液表面的製備就轉換成了低表面能固體的製備。
蒼天有眼，並不是所有的固體材料表面能都高，有許多固體材料的表面能比水還要低，比如常見的多種氟化物，這種材料被稱為表面活性劑。所以，如果固體材料本身表面能就比較低，就可以直接製備出疏水表面。如果表面能不夠低，則需要塗覆一層低表面能的材料。
到此為止，我們還沒有涉及到微結構表面，高粗糙度表面等。
好，現在我們有了兩種固體表面材料，一種表面能比水高，一種表面能比水低。這是我們大幅度的增加表面粗糙度，使得單位投影面積的固體實際表面積大幅增加。對於表面能比水高的固體而言，水擴張一點，固體能夠提供的能量更多了，於是水可以更加肆無忌憚的擴張了。對於表面能比水低的固體而言，水擴張一點，需要外界提供能量以補充固體表面能的損失就更多了，於是水就需要進一步收縮。最終我們得到結論：
高表面能的親水表面，粗糙度增加之後，更加親水，可以達到超親水。
低表面能的疏水表面，粗糙度增加智慧，更加疏水，可以達到超疏水。
所以，其實並沒有多麼複雜。（看上去）
日報上題目是「所有東西都不會變髒」，所以除了不沾水，更重要的是不沾油。
水的表面能相對油還算高的，所以疏水、超疏水相對還是容易的，很多材料都可以做到。
但是油的表面能太低，目前而言，疏油基本只能依靠表面活性劑（如氟化物）來實現。這點上「杜邦」公司有著絕對的地位。
思考題，超疏油該如何實現呢？
答，利用表面活性劑達到疏油，再想辦法提高表面粗糙度。（也很簡單，看上去）
最後，談一下超雙疏，實際上，理論上，只要做到了超疏油，「一定」會超疏水。因為水的表面能比油大。超雙疏基本都是氟化物作為表面活性劑，所以其穩定性、安全性還有待進一步去完善解決。
以上種種，僅僅是很粗略的理論，忽略了很多因素的影響，目的是為了幫助大家快速理解。當然，如果有謬誤，歡迎指出。
P.S. 為什麼剛才說超疏油一定會超疏水時加了引號。是因為其實並不一定。表面能解釋疏油疏水現象還是有許多的假設與近似，正如上一段說的，忽略了很多因素的影響。杜邦公司（又是他）已經製作出了一種材料（如FS-50），親水、疏油。完全無法用表面能理論來解釋為什麼。可能有人為親水疏油有什麼用，喔，真的太有用了，比如我們可以把它塗敷在網膜上，然後這個網膜就可以用來油水分離了，水漏過去，油變成油滴滾落一旁。。。。。（參考文獻：Brown P S, Bhushan B. Mechanically durable, superoleophobic coatings prepared by layer-by-layer technique for anti-smudge and oil-water separation[J]. Scientific reports, 2015, 5.）當年很傻逼地將環氧塗在荷葉表面，想利用模板法製備出跟荷葉一樣的超疏水表面。
多圖！！！
為了答題，隨手做了個小實驗（無法傳視頻和GIF，只能截圖，主意時間軸）
這是水滴在正常玻璃上
這是做疏水處理後的玻璃表面（沒測接觸角，不知道是不是超疏水），水滴滴到表面會很迅速的滾落，不會粘附在玻璃表面
課題相關，畢業論文就是做這玩意的，超疏水已經像米飯一樣，家家都在做。。。。
主要按照以下順序講一下超疏水：
1、什麼是超疏水？
2、怎麼製作超疏水表面？
3、超疏水可以幹嘛？
1、什麼是超疏水？
如圖所示，水滴與固體表面接觸時，在固-液-氣三相交點處做氣液界面的切線，該切線與固液交界面的夾角就是接觸角；把固體表面一端抬起一定角度，使水滴滾動的最小角度就是滾動角。
至於原理，可以參考 @濟楚 的答案：水其實在表面張力的作用下，會形成一個球，因為這種狀態下的表面張力最小；微納結構的表面充滿了一個又一個的小空間，裡面是充滿空氣的，成為一個小氣室；如果水珠足夠小，則這些小水球可以擠出氣室里的空氣，進入氣室，和材料表面融為一體，也就是潤濕材料表面；可實際上，氣室的尺寸很小，微納米級別，水珠比較經常形成的尺寸相較而言很大，一般在毫米級別，不能夠進去氣室，於是形成了一種水珠在材料微納結構表面放著，不進去的狀態。
2、怎麼製作超疏水表面？
可以用來做超疏水的材料有很多，金屬、纖維、玻璃等都可以做。做的方法太多太多了，但原理就兩種：①在低表面能材料表面構築微納結構；②在高表面能材料（金屬等）表面先製備微納結構，在用地表面試劑修飾。
具體方法的原理就不在贅述，感興趣可以搜一下論文，5萬篇應該有的。請看PPT
3、超疏水可以用來幹嘛？
①最簡單最實用的當然是防水啊！！
各種材料各種防水
各種材料各種防水
②自清潔功能（不知道算不算黑科技）
水滴滾落帶走表面污染物。
應用在汽車上的超疏水自清潔表面。
應用在汽車上的超疏水自清潔表面。
國家大劇院的外牆也用上了超疏水功能，下場雨就可以清洗表面。
在雷達、太陽能電池板、飛機等上製備超疏水表面，可以擺脫冰雪的困擾了啊！
這是不是近視眼的福利？？
不知道下大暴雨的時候管不管用。
不知道下大暴雨的時候管不管用。
④減阻、防腐蝕
用在船上，潛艇上、採油平台上，可以降低航行阻力，減少海水的腐蝕，已經有課題組發paper了。
用在船上，潛艇上、採油平台上，可以降低航行阻力，減少海水的腐蝕，已經有課題組發paper了。
推薦清華大學鍾敏霖課題組的一篇綜述：龍江游，范培迅，龔鼎為，張紅軍，鍾敏霖. 《超快激光製備具有特殊浸潤性的仿生表面》
參考文獻：[1]龍江游，吳穎超.飛秒激光製備超疏水銅表面及其抗結冰性能.中國激光，42（7）2015：1-8.
[2]A. Y. Vorobyev and Chunlei Guo.Multifunctional surfaces produced by femtosecond laser pulses.J. Appl. Phys.117, 033103 (2015)
[3]R. P. Evershed, R. Berstan, F.Grew,M. S. Copley.Water-repellent legs of water striders.Nature
[4]龍江游，范培迅，龔鼎為，張紅軍，鍾敏霖. 《超快激光製備具有特殊浸潤性的仿生表面》.中國激光.
部分圖片來源網路，侵刪
專業知識淺薄，只說一下我所接觸的一種材料-OTS。
我做的材料一般都是在矽片表面塗覆一層OTS，使得矽片表面改性，產生疏水性能。其實是矽片表面的SiO2與OTS發生反正產生了疏水性能的官能團。製備方法很簡單，就是浸泡，不過條件要求比較苛刻，需要無水環境。
每每做這個都在想，若是能把汽車玻璃浸泡一下，表面有一層疏水性能的膜，以後開車就再也不用擔心車內外溫差會產生水汽了，也無需擔心下雨有水漬啦。
難得看到跟自己的研究方向相關的，不邀自來，強答
佔個坑，以後慢慢寫
本來現大四考研狗，進行超疏水方面的研究一年多了，很喜歡這一課題，畢設也決定繼續做這方面的研究。
所謂超疏水，就是水珠在物體表面接觸角大於150°，滾動角小於10°的現象，生活中常見的有荷葉表面的水珠，昆蟲水黽以及具有超高表面能的水銀。
而這種技術目前沒有廣泛應用的主要原因是超疏水表面屬於高度粗糙結構，不耐磨損，容易受外力破壞喪失疏水性。
我做的研究主要是採用彈性材料來構築超疏水表面，以突破超疏水表面不耐磨損的技術難題！
手機打字太麻煩了，以後再更，請見諒！
正在寫畢業論文，看到前面的高票答案，完全不能忍，不做這個方向的人真會檢索，麻煩你們資料看全一點。重點來來了
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上面提到的構建微-納米級複合結構確實是一方面，但是你們忽視表面能啊，尼瑪研究表面界面竟然無視表面能，有時候結果不太好，沒關係，搞點低表面能的物質就好了，比如氟硅烷，就可以達到150 度的接觸角。
超疏水噴塗能防霧氣么
各位大神能把麻桿做下疏水處理么？謝謝
國產化早已經有啦，比超級乾的還要好很多
簡明扼要的論述。
- 具有微觀分層次的物理結構。製備方法：刻蝕，沉積。
- 具有低表面能的化學塗層。製備方法：化學反應。比如，化學沉積，Sol-Gel，等等。
目前主要問題：
耐久性差。
大家說的都對，但除了不用洗衣服還有別的用。
《Recent advances in the potential applications of bioinspired superhydrophobic materials》
—— Thierry Darmanin and Frederic Guittard*
還是自己看吧，人家論文幾十頁呢。
一般的防水塗層就是通過在表面沉積一層薄膜，這種薄膜的分子間隙比水分子還要小，類似Parylene。Liquipel這間公司好像在做。
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