超疏水涂层材料的研究进展：从设计原理到应用

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0904

硅酸盐通报 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (4): 1408-1422.DOI: 10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0904

超疏水涂层材料的研究进展：从设计原理到应用

霍明达¹^,²^,³(), 杨洋¹, 曲灏洋²^,³, 任俊波²^,³, 孙晓红²^,³(), 肖凯业¹

^1.核工业理化工程研究院，粒子输运与富集技术全国重点实验室，天津 300180
^2.天津大学材料科学与工程学院，贵金属功能材料全国重点实验室，天津 300072
^3.天津大学材料科学与工程学院，先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津 300072

收稿日期:2025-09-08 修订日期:2025-09-29 出版日期:2026-04-20 发布日期:2026-05-14
通信作者: 孙晓红，博士，教授。E-mail：sunxh@tju.edu.cn
作者简介:霍明达（1998—），男，博士研究生。主要从事超疏水涂层的应用研究及粒径均一氧化铝粉体制备。E-mail：mdhuo@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52472232)

Research Progress on Superhydrophobic Coatings Materials: from Design Principles to Applications

HUO Mingda¹^,²^,³(), YANG Yang¹, QU Haoyang²^,³, REN Junbo²^,³, SUN Xiaohong²^,³(), XIAO Kaiye¹

^1.Science and Technology on Particle Transport and Separation Key National Defense Laboratory，Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry，Tianjin 300180，China
^2.State Key Laboratory of Precious Metal Functional Materials，School of Materials Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China
^3.Key Laboratory of Advanced Ceramics and Machining Technology of Ministry of Education，School of Materials Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China

Received:2025-09-08 Revised:2025-09-29 Published:2026-04-20 Online:2026-05-14

摘要/Abstract

摘要：

超疏水涂层是一种新型功能材料，能有效阻止液体渗透，在防结冰、金属防腐、油水分离、降低流体阻力、防污自清洁及抗菌等多个领域应用广泛，为各行业难题提供了有效解决方案。本文综述了超疏水涂层的定义、设计原理、先进制备工艺及其在多领域的应用，分析了其在机械稳定性、环境耐受性及制备过程中面临的问题，并提出了针对性的解决方法。同时，对超疏水涂层未来的发展趋势进行展望，为新一代超疏水材料的研发提供理论支持。

关键词: 超疏水涂层, 微纳结构, 低表面能物质, 机械稳定性, 环境耐受性

Abstract:

Superhydrophobic coatings， as a novel functional material， effectively prevent liquid penetration and find extensive applications across multiple fields including anti-icing， metal corrosion protection， oil-water separation， drag reduction， anti-fouling and self-cleaning， and antibacterial surfaces. They provide effective solutions to persistent challenges in various industries. This review systematically summarizes the definition， design principles， and advanced fabrication processes of superhydrophobic coatings， along with their diverse applications. It critically analyzes prevailing challenges in mechanical stability， environmental resistance， and preparation process， proposing targeted mitigation strategies. Furthermore， the review outlines future development trends of superhydrophobic coatings， offering theoretical underpinnings for the research and development of next-generation superhydrophobic materials.

Key words: superhydrophobic coating, micro- and nano-structure, low surface energy substance, mechanical stability, environmental resistance

中图分类号:

TB304

霍明达, 杨洋, 曲灏洋, 任俊波, 孙晓红, 肖凯业. 超疏水涂层材料的研究进展：从设计原理到应用[J]. 硅酸盐通报, 2026, 45(4): 1408-1422.

HUO Mingda, YANG Yang, QU Haoyang, REN Junbo, SUN Xiaohong, XIAO Kaiye. Research Progress on Superhydrophobic Coatings Materials: from Design Principles to Applications[J]. BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY, 2026, 45(4): 1408-1422.

图/表 11

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制备方法	技术特点	适用基底	优点	缺点	主要适用场景
溶胶凝胶法	液相反应，成膜均匀，可通过前驱体调控结构	非金属、金属、常规基板	工艺简单、成膜均匀、成本低、便于大面积和复杂形状涂覆	凝胶过程可能产生裂纹，机械强度通常较弱，干燥收缩可能影响结构	抗反射涂层、透明自清洁表面、防结霜涂层
刻蚀法	物理或化学方式在表面构建微纳结构	金属	可精准制造微纳结构，超疏水性优异	工艺参数控制要求高，设备昂贵，难以大面积制备	金属防腐、抗结冰、自清洁、集水表面
化学气相沉积法	气-固反应，可在复杂表面均匀成膜	复杂形状基底、纤维、多孔材料（如木炭）	成膜质量高、均匀性好、环保、适合复杂三维结构涂覆	通常需要真空或特定气氛，设备投资大	光学元件、功能织物、油水分离材料、光催化自清洁表面
等离子喷涂法	高温粒子撞击形成微纳复合结构	金属等耐高温基底	沉积快、涂层结合力强、易于工业化大规模生产，可形成坚固的微/亚微米分级结构	工艺温度高，仅适用于耐热基底	航空、能源等工业领域的防冰、防腐涂层
静电纺丝法	电场作用下形成微纳米纤维网络	聚合物纤维、金属箔片	可制备高比表面积的三维纳米纤维膜，孔隙率可控，工艺相对灵活	机械强度可能不足，大规模生产时产量和均匀性面临挑战	过滤材料、药物缓释载体、柔性防水织物
模板法	通过模板复制微结构，结构规整	特定结构基底（如铜网）	可实现结构的高度可控和重复性，制备效率高，工艺稳定性好	严重受限于模板的尺寸和结构，难以制备大尺寸或非平面样品	制备具有特定图案的微结构表面，用于选择性润湿、油水分离

制备方法	技术特点	适用基底	优点	缺点	主要适用场景
溶胶凝胶法	液相反应，成膜均匀，可通过前驱体调控结构	非金属、金属、常规基板	工艺简单、成膜均匀、成本低、便于大面积和复杂形状涂覆	凝胶过程可能产生裂纹，机械强度通常较弱，干燥收缩可能影响结构	抗反射涂层、透明自清洁表面、防结霜涂层
刻蚀法	物理或化学方式在表面构建微纳结构	金属	可精准制造微纳结构，超疏水性优异	工艺参数控制要求高，设备昂贵，难以大面积制备	金属防腐、抗结冰、自清洁、集水表面
化学气相沉积法	气-固反应，可在复杂表面均匀成膜	复杂形状基底、纤维、多孔材料（如木炭）	成膜质量高、均匀性好、环保、适合复杂三维结构涂覆	通常需要真空或特定气氛，设备投资大	光学元件、功能织物、油水分离材料、光催化自清洁表面
等离子喷涂法	高温粒子撞击形成微纳复合结构	金属等耐高温基底	沉积快、涂层结合力强、易于工业化大规模生产，可形成坚固的微/亚微米分级结构	工艺温度高，仅适用于耐热基底	航空、能源等工业领域的防冰、防腐涂层
静电纺丝法	电场作用下形成微纳米纤维网络	聚合物纤维、金属箔片	可制备高比表面积的三维纳米纤维膜，孔隙率可控，工艺相对灵活	机械强度可能不足，大规模生产时产量和均匀性面临挑战	过滤材料、药物缓释载体、柔性防水织物
模板法	通过模板复制微结构，结构规整	特定结构基底（如铜网）	可实现结构的高度可控和重复性，制备效率高，工艺稳定性好	严重受限于模板的尺寸和结构，难以制备大尺寸或非平面样品	制备具有特定图案的微结构表面，用于选择性润湿、油水分离

超疏水涂层材料的研究进展：从设计原理到应用

Research Progress on Superhydrophobic Coatings Materials: from Design Principles to Applications

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图/表 11

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