自清潔表面是指表面的灰塵，污物可以通過自然力如風，雨，重力等自行脫落或者降解的表面。自清潔表面分為超疏水型物理自清潔表面和光催化型化學自清潔表面。眾所周知，荷葉表面由于超疏水性而具有物理自清潔性能，可以將灰塵從表面除去。這種物理自清潔特性使得玻璃、紡織品、木材、塑料和建筑物等能夠抵御水、細菌、污垢等帶來的污染。這不僅可以節(jié)省維護時間和成本，還可以減少水和化學品的使用，從而為保護生態(tài)系統(tǒng)做出貢獻。近年來，超疏水自清潔材料因其在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事和日常生活中的重要優(yōu)勢而備受關注。

超疏水表面自清潔原理

通常，超疏水表面是指對水接觸角大于150°，同時滾動角小于10°的表面。由于接觸角滯后的不同，超疏水表面可分為以下五種狀態(tài)：Wenzel 狀態(tài)、Cassie 狀態(tài)、微納米結構的“荷葉”狀 態(tài)Wenzel和 Cassie 狀態(tài)之間的過渡亞穩(wěn)態(tài)、和 “壁虎”狀態(tài)。超疏水表面在自清潔、防霧/霜、油/水 分離、抗生物粘附和微流體系統(tǒng)方面有非常重要的應用價值，因而引起人們廣泛的研究興趣。

      超疏水自清潔原理可通過表面的動態(tài)潤濕行為來解釋。Cassie 理論指出水滴與超疏水固體表面屬于復合接觸，即在此模型下液面界面包括液-固、液-氣兩個界面，而液-氣界面占比很大，所以水滴實際滾動時的摩擦阻力很小。另外，灰塵與超疏水表面的附著力遠小于灰塵與水滴的附著力，因此在一定的傾斜角下，水滴可以在滾動的同時快速帶走污漬，最終實現(xiàn)超疏水自清潔效果。

光催化表面自清潔原理

光催化自清潔表面一般負載有光催化效應的納米顆粒，不僅具有光催化降解有機污染物的特性，同時還兼具殺菌除臭和防紫外線性能。二氧化鈦作為光催化劑，由于其優(yōu)異的光催化效果和化學穩(wěn)定性， 已廣泛應用于光催化功能表面的制備。當 TiO2 被能量大于其禁帶能的光照射時，其價帶電子躍遷至導帶，所產(chǎn)生的電子-空穴對會遷移到TiO2 表面，從而通過界面電荷轉移來發(fā)生還原和氧化反應:具有強還原性的電子可以將周圍的氧還原成活性離子氧，而具有氧化性的空穴能與表面吸附的水分子或氧氧根離子反應， 生成具有強氧化性的氫氧自由基。TiO2光催化劑納米粒子在光照下所表現(xiàn)出的極強的氧化-還原作用，最終可以將有機污染物氧化還原成 CO2、 H2O 等無機小分子物質(zhì)，同時達到抑制細菌生長和病毒活性的能力，以實現(xiàn)自清潔的目的，以負載納米 TiO2的棉織物為例，其光催化反應機理圖如下圖所示。

結語