超疏水表面是生物進(jìn)化過(guò)程中形成的獨(dú)特界面，可以在荷葉、水蜘蛛和蝴蝶翅膀上觀察到。超疏水性通常被定義為水接觸角（WCA）大于150°，且滾動(dòng)角小于10°的特性。超疏水性的原理在于利用微納米級(jí)表面紋理和低表面能材料來(lái)實(shí)現(xiàn)疏水性。人工超疏水涂層在自清潔、防冰、防腐和油水分離等領(lǐng)域已展現(xiàn)出相當(dāng)大的應(yīng)用潛力。然而，機(jī)械性能的不足嚴(yán)重限制了超疏水涂層的實(shí)際應(yīng)用。

近年來(lái)，許多研究都致力于提高超疏水涂層的耐磨性。耐磨性可以通過(guò)使用由堅(jiān)固的微結(jié)構(gòu)組成的分層結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)納米結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如預(yù)先在基材上開(kāi)孔，并將納米結(jié)構(gòu)嵌入保護(hù)孔中?；蛘撸ㄟ^(guò)開(kāi)發(fā)具有自相似特征的超疏水涂層，這些涂層在所有尺度上都具有一致的結(jié)構(gòu)特征。因此，即使表面受損，新暴露的表面仍能保持相同的性能，有效地提高了其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。盡管在之前的研究中引入的超疏水涂層在耐磨性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面有所改進(jìn)，但它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中并沒(méi)有得到廣泛采用。原因可能是這些涂層的制備工藝復(fù)雜，成本高昂，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。此外，由于缺乏其抵抗高速水滴和射流沖擊性能的研究，限制了超疏水涂層的實(shí)際應(yīng)用。例如，汽車(chē)的自清潔涂層必須能夠承受通過(guò)水坑時(shí)濺起的水的沖擊，一般的戶(hù)外基礎(chǔ)設(shè)施必須能夠抵御強(qiáng)降雨的沖刷。然而，僅有少數(shù)研究關(guān)注了這一關(guān)鍵領(lǐng)域。

目前，至少有三種策略可以用于提高超疏水涂層的抗水沖擊性能。首先，可以模仿自然界中生物的自修復(fù)特性來(lái)重建涂層。這類(lèi)涂層能夠在復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中提供持久的保護(hù)，但其恢復(fù)能力往往有限。其次，使用柔性材料來(lái)有效減輕液滴或射流對(duì)涂層產(chǎn)生的峰值壓力。然而，由于添加了柔性材料，涂層的耐磨性往往會(huì)降低。最后，可以通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)涂層中納米結(jié)構(gòu)或納米粒子的連接強(qiáng)度。例如，在由動(dòng)態(tài)有機(jī)硅聚合物和納米SiO₂組成的涂層中，豐富的氫鍵和可逆的B-O共價(jià)鍵在SiO₂與涂層之間形成了強(qiáng)大的結(jié)合力。如果這種涂層中的納米分級(jí)結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)共價(jià)鍵有效連接，其抗水沖擊能力將會(huì)得到增強(qiáng)。然而，這種方法需要研究人員進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)。

近期，四川輕化工大學(xué)張穎君團(tuán)隊(duì)受葡萄串抵御冰雹沖擊方式的啟發(fā)，成功制備了一種具有耐磨性、無(wú)氟、高抗水沖擊、自相似結(jié)構(gòu)和自修復(fù)性能的超疏水涂層。