借助自然现象以及生物特殊浸润性表面的启发,超疏水材料在油水分离、抗结冰、防腐蚀等众多领域均具有广阔的理论研究空间和实际应用前景。为了构筑超疏水表面(固-液界面接触角大于150°的表面),近年来学者们不断进行理论模型方面的探索,但往往未考虑凸起表面为曲面的情况,而在实际中,微观粗糙表面的乳突顶部形貌往往呈球状或抛物状,但以往研究工作对此情况缺乏更深入的探讨,对于不同微观形貌的网膜进行油水分离性能方面的研究也鲜有报道。因此,本文在表面浸润性基本理论和热力学自由能理论的指导下,以Cassie-Baxter模型为基础,构建了乳突顶部为曲面的抛物体模型和乳突顶部为平面的截椎体模型,对两种模型进行了对比研究;同时,以铜网为基底制备疏水亲油表面,针对制得的两种网膜进行表征,并对网膜接触角进行预测与验证;最后,将两种网膜应用于油水分离,对不同网膜的承压性能和油水分离效率进行研究,进而探索网膜表面接触角与油水分离效率之间的关系。具体研究成果如下:(1)分别构建了乳突顶部为曲面和平面的两种情景下的接触角与接触力变化关系模型,模型简写式中的参数K是与L0、?等变量有关的参数,参数K的取值直接影响实际接触角的大小。在一种固定的模型下,要增大实际接触角,需要一个相对较大的K值,且减小凹槽夹角α可以增大K值,有利于接触角的提升。当单位粒度L0小于150μm时,理论上均可在两种粗糙表面上得到超疏水性。当接触角相同时,单位粒度L抛>L截,表明抛物体模型更容易实现接触角的最大化,体系更稳定,更容易实现超疏水,对于超疏水材料的构筑以及实际接触角的预测更具指导意义。(2)以200目黄铜网作为基底材料构筑疏水亲油表面,通过荧光显微镜和SEM表征,发现经砂纸打磨过的铜网在用硬脂酸修饰后可形成类似于截椎体状的粗糙结构,未经打磨的铜网在修饰硬脂酸后可形成类似于抛物体状的粗糙结构;且当H2O2的氧化腐蚀时间为1min时,更有利于提高网膜表面的疏水性、增大水滴在网膜表面的接触角。通过测定水滴、机油和四氯化碳在不同网膜表面的浸润性,发现微结构是抛物体形的表面更疏水,接触角更大;对于疏水性油脂而言,亲和力更大,接触角更小。这些结论验证了抛物体结构相对于截椎体结构更有利于实现材料的超疏水超亲油。(3)利用两种模型对网膜表面的接触角进行预测。理论预测认为,当L0<150μm时,可在两种粗糙表面上得到超疏水性。实际制备过程发现,当抛物体形的表面L0为32μm时,实测接触角为153.6°,预测接触角为152°,实测值与理论值均达到超疏水;截椎体形的表面L0为45μm时,由于体系未达稳定状态,用模型公式无法预测接触角,实测接触角为121.8°,未达到超疏水状态。因此,抛物体体系相对于截椎体体系更易达到稳定状态,可更准确预测接触角。(4)针对两种不同的油水分离网膜,分别对四氯化碳、苯、机油和食用油与去离子水的分离效率进行了研究,并对两种网膜分别进行了耐压性能实验。研究发现,表面微结构是抛物体状的网膜,相比于截锥体形貌,具有更优异的承压性能。对于同种油类,抛物体状网膜表面的油滴接触角相对于截锥体状网膜小,且抛物体状粗糙形貌的网膜对油水混合液的分离效果优于微结构是截椎体状的网膜,研究表明网膜表面的油滴接触角越小,油水分离效率越高,抛物体结构相对于截椎体结构更有利于油水分离效率的提升。研究还发现,油水分离过程中,不同种类油水混合液的分离效率还受粘滞系数等参数的影响,在同种网膜下,油水分离效率为苯>四氯化碳>食用油>机油。