王鑫磊等：石墨烯基超硫水材料制备及其应用研究进展 337· (a) (b) (c) Laser beam PI film Glass (d) 00 000 Nd:YAG laser Pre-carbonization Pattern 1=1064nm (g) (e) ( 图5简要流程图啊(a)激光诱导过程：(b)预碳化过程：(c)模型化诱导过程：(d)扫描激光束工作流程：()预碳化聚酰亚胺(PI)膜的光学图： ()经模型碳化的光学图：(g)芋叶的扫描电镜图 Fig.5 Brief flow chart!61:(a)laser induction process;(b)pre-carbonization process;(c)modeling induction process;(d)scanning laser beam workflow; (e)optical diagram of pre-carbonized PI film:(f)model carbonized optical image;(g)SEM image of taro leaf (a) 延缓了水滴的结冰时间.Jiang等so采用激光全息 技术，利用干涉激光的诱导、烧蚀和还原作用，在 355 nm laser 玻璃基体上制备出有具有分层粗糙度的微米级光 栅结构石墨烯纳米片层表面，该表面静态水接触 10 um 角为155° (b) (c) 1550 2.4涂覆法 涂覆法是将含有疏水改性材料的涂料通过浸 泡、喷涂、旋涂等方式直接叠加覆盖到基体表面， 经过固化、干燥处理后，形成具有一定粗糙结构的 涂层.涂覆法操作简单、成本低廉、制备周期短、 易于扩展到任何基体表面，适合大规模商业制备， 图6(a)激光照射示意图：(b)以0.3W功率照射时形成的石墨烯表 是未来的发展趋势.在实际应用中，涂覆方法又包 面结构扫描电镜图：(c)放大的扫描电镜图和接触角图(BS:分光镜. RF:反射镜)阿 括浸涂、喷涂、旋涂和滴涂 Fig.6 (a)Schematic of laser irradiation;(b)SEM of the graphene 浸涂是指将基体放置在含有疏水材料的溶液 surface structure formed by 0.3 W power;(c)magnified SEM and contact 中浸泡完成涂覆过程，多用于软性、易渗透的织 angle image(BS:beam splitter,RF:mirror) 物纤维材料.Shateri--Khalilabad与Yazdanshenasts 激光诱导法制备石墨烯超疏水涂层，也为仿 将织物浸入氧化石墨烯分散液中，通过对其进行 生表面的制备提供了途径.Song等481通过激光刻 还原改性处理，制备出石墨烯层超疏水表面织 蚀和转移技术在不锈钢表面制备了具有超疏水性 物，其水接触角达163±3.4°.滚动角为7°具备良 和高附着力的玫瑰花瓣结构石墨烯薄膜，其接触 好的超疏水性.Zhang等s将聚氨酯海绵浸入石 角达154.3°，且在酸性和碱性条件下，涂层仍呈现 墨烯纳米片和纤维素纳米晶须的去离子水混合 出优异的疏水性能.弯艳玲等啊通过激光烧蚀技 液中后，制得了静态水接触角超过150°的改性 术在铝合金表面制备石墨烯超疏水涂层，其接触 聚氨酯石墨烯海绵，具有稳定的超疏水性.Peng 角为154.4°，改善了铝合金表面的疏水性能，同时 等5将三聚氰胺海绵浸入氧化石墨烯溶液中并(a) 355 nm laser BS RF 10 μm (b) (c) 155 ° 2 μm 2 μm 图 6    （a）激光照射示意图；（b）以 0.3 W 功率照射时形成的石墨烯表 面结构扫描电镜图；（c）放大的扫描电镜图和接触角图（BS：分光镜， RF：反射镜）[47] Fig.6     (a)  Schematic  of  laser  irradiation;  (b)  SEM  of  the  graphene surface structure formed by 0.3 W power; (c) magnified SEM and contact angle image (BS: beam splitter, RF: mirror) [47] 激光诱导法制备石墨烯超疏水涂层，也为仿 生表面的制备提供了途径. Song 等[48] 通过激光刻 蚀和转移技术在不锈钢表面制备了具有超疏水性 和高附着力的玫瑰花瓣结构石墨烯薄膜，其接触 角达 154.3°，且在酸性和碱性条件下，涂层仍呈现 出优异的疏水性能. 弯艳玲等[49] 通过激光烧蚀技 术在铝合金表面制备石墨烯超疏水涂层，其接触 角为 154.4°，改善了铝合金表面的疏水性能，同时 延缓了水滴的结冰时间. Jiang 等[50] 采用激光全息 技术，利用干涉激光的诱导、烧蚀和还原作用，在 玻璃基体上制备出有具有分层粗糙度的微米级光 栅结构石墨烯纳米片层表面，该表面静态水接触 角为 155°. 2.4    涂覆法 涂覆法是将含有疏水改性材料的涂料通过浸 泡、喷涂、旋涂等方式直接叠加覆盖到基体表面， 经过固化、干燥处理后，形成具有一定粗糙结构的 涂层. 涂覆法操作简单、成本低廉、制备周期短、 易于扩展到任何基体表面，适合大规模商业制备， 是未来的发展趋势. 在实际应用中，涂覆方法又包 括浸涂、喷涂、旋涂和滴涂. 浸涂是指将基体放置在含有疏水材料的溶液 中浸泡完成涂覆过程，多用于软性、易渗透的织 物纤维材料. Shateri-Khalilabad 与 Yazdanshenas[51] 将织物浸入氧化石墨烯分散液中，通过对其进行 还原改性处理，制备出石墨烯层超疏水表面织 物，其水接触角达 163°±3.4°，滚动角为 7°具备良 好的超疏水性. Zhang 等[52] 将聚氨酯海绵浸入石 墨烯纳米片和纤维素纳米晶须的去离子水混合 液中后，制得了静态水接触角超过 150°的改性 聚氨酯石墨烯海绵，具有稳定的超疏水性. Peng 等[53] 将三聚氰胺海绵浸入氧化石墨烯溶液中并 100 μm (g) (e) (a) (b) Laser beam PI film Glass (c) (d) Nd: YAG laser λ=1064 nm Pre-carbonization Pattern (f) 100 μm 100 μm 图 5    简要流程图[46] . （a）激光诱导过程；（b）预碳化过程；（c）模型化诱导过程；（d）扫描激光束工作流程；（e）预碳化聚酰亚胺（PI）膜的光学图； （f）经模型碳化的光学图；（g）芋叶的扫描电镜图 Fig.5    Brief flow chart[46] : (a) laser induction process; (b) pre-carbonization process; (c) modeling induction process; (d) scanning laser beam workflow; (e) optical diagram of pre-carbonized PI film; (f) model carbonized optical image; (g) SEM image of taro leaf 王鑫磊等： 石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展 · 337 ·