CN110431194A - 整体超疏水组合物 - Google Patents
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Abstract
本文描述了基于硅石纳米颗粒、金属化合物纳米颗粒和疏水聚合物的超疏水涂层，该超疏水涂层提供耐损伤的超疏水能力，其中金属化合物纳米棒可以包含稀土金属磷酸盐或氧化铝。还描述了通过使用上述涂层制造耐水材料的方法。
Description
发明人：馨上野和潘光
技术领域
本发明的实施方式涉及整体超疏水组合物，其包含用作诸如除水剂、除冰剂和除雪剂的所述组合物的涂层。
背景技术
在许多应用中，水、冰和雪的积聚会产生不良后果。这些问题可包括玻璃雾化、由于水侵入引起的腐蚀、由于积水造成的能见度损失、以及积聚的冰。在汽车、船只和飞行器等机动工具的挡风玻璃上，为了去除水，设计了复杂的系统，包括刮水器、空气喷射器和诸如偏转器的被动系统。在飞机的机翼和直升机的转子叶片上，前缘和上翼面上的积聚的冰会通过改变机翼的形状和/或增加总重量而产生危险状况，从而导致失速或性能损失。此外，沉积的冰会突然脱落，导致特性的突然变化并可能失去控制。为了在起飞期间防止飞行器结冰，许多机场使用防冰液，例如丙二醇或毒性更强的对应物，但是机场必须使用回收系统来捕获径流或面临不利的环境影响。由于担忧和二醇的成本，一些机场选择在起飞前对飞行器使用基于红外线的加热，这允许减少使用二醇、减少一些构造飞行器尺寸的加热灯库。在飞行中，飞行器使用引气，气动膨胀器或加热元件来排出积冰，这些都具有操作限制或影响飞行器的效率。
虽然存在其他基于纳米颗粒的疏水涂层，例如基于TiO2纳米颗粒的那些，但这种涂层易于破裂。认为，对破裂的敏感性是由于颗粒尺寸小，这归因于复合材料不能承受剪切和弯曲应力。此外，本领域已知稀土金属氧化物本质上是疏水性的，但它们可以被水解并且是潜在地不稳定的。因此，一直需要被动的超疏水涂层，其将允许更容易地排斥冰和水。
发明概述
一些实施方式包括超疏水组合物，其包含疏水聚合物；硅石纳米颗粒；和金属化合物纳米颗粒；其中该复合材料具有整体超疏水性质。
一些实施方式包括表面处理的方法，其包括将本文中描述的超疏水组合物涂覆于需要处理的表面上。
一些实施方式包括装置，例如运载工具(例如飞机或汽车)，其包含至少部分地被本文所述的超疏水组合物覆盖的表面。
一些实施方式包括织物，其至少部分地覆盖或涂布有本文所述的超疏水组合物。
附图简要说明
图1是表面处理方法的可能实施方式的描述，其通过将超疏水涂层涂覆于未处理的表面上而使表面变成超疏水性的。
图2是显示了使用磷酸镧纳米棒的可能实施方式与使用二氧化钛纳米颗粒代替磷酸镧纳米棒的对比实施方式的比较的照片。透射电子显微镜插图显示磷酸镧纳米棒和二氧化钛纳米颗粒的相对尺寸。
图3是显示了当暴露于细磨损条件(例如用棉花穿磨)时一个实施方式和对比例之间的性能的曲线图。
发明详述
本公开涉及超疏水组合物，其可用作自清洁应用和防水、防冰或防雪应用中的涂层。被称为“超疏水”的组合物包括高度疏水或排斥水的组合物。排斥水的倾向可以通过水滴与表面的接触角来测量，其中如果与表面的接触角为至少150°，则认为是超疏水的。
本文中所描述的一些组合物可以是在整个组合物中超疏水的，或者是整体超疏水性质(或超疏水性)，而不仅仅在表面上。这可以提供如下优点：如果表面被侵蚀或消蚀，则剩余的表面保持其超疏水性。因此，本文中所描述的一些超疏水组合物是耐损伤的，使得在侵蚀后保留超疏水性质。因此，本中文所描述的一些超疏水组合物在较长时间内保持其疏水性或超疏水性，和/或更耐用。
确定组合物是否具有整体超疏水性的一种方法是通过磨损除去表面和一定量的下层材料，并测量磨损后的接触角。例如，可以在通过磨损去除距表面5-8μm、5-6μm、5μm、6μm、6-7μm、7μm、7-8μm或8μm的材料之后，测量接触角。在一些实施方式中，组合物在磨损后保持或获得其超疏水性质(例如，接触角)。
在一些实施方式中，超疏水组合物可以是涂层的形式。在一些实施方式中，涂层的厚度可以为约10μm至约1000μm，或约30μm，约46μm，约79μm，约106μm。
就超疏水组合物的化学组成而言，通常，超疏水组合物包含疏水聚合物、硅石纳米颗粒和金属复合纳米颗粒，例如纳米棒。超疏水组合物还可含有其他组分，例如颗粒添加剂。
超疏水组合物可以是任何合适的形式，例如固体，例如复合固体或均匀固体。例如，可以混合疏水性组合物的各种组分，使得它们形成基本均匀的混合物。例如，特定成分与总复合材料的单独局部质量比可以从该成分的平均质量比变化小于30％。超疏水性组合物的一些组分可以是交联的，并且可以例如形成材料基质。在一些实施方式中，一些材料可以加载到材料基质中。
任何合适的疏水聚合物可以用于超疏水组合物中，实例包括含硅聚合物或硅基聚合物，例如硅烷、聚烷基硅氧烷，例如聚二甲基硅氧烷(或硅酮)；骨架中具有羰基官能团(例如酰胺、酯、氨基甲酸酯或碳酸酯)重复单元的聚合物例如聚碳酸酯；具有全碳骨架的聚合物，例如聚亚烷基(polyalkylene)、丙烯酸酯(如聚甲基丙烯酸正丁酯)、聚苯乙烯等；多氟烃；等等。在一些实施方式中，疏水聚合物包含聚二甲基硅氧烷或由聚二甲基硅氧烷组成。在一些实施方式中，疏水聚合物包含聚碳酸酯或由聚碳酸酯组成。
在一些实施方式中，疏水聚合物包含聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷的组合或混合物，或者由聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷的组合或混合物组成。在这些实施方式中，聚二甲基硅氧烷与聚碳酸酯的质量比可以在如下范围内：约0.1-0.3(1g聚二甲基硅氧烷和10g聚碳酸酯，质量比为0.1)，约0.2-0.4，约0.3-0.5，约0.4-0.6，约0.5-0.7，约0.1-0.5，约0.6-0.8，约0.7-0.9，约0.8-1，约0.5-1，约0.8-1.2，约1-1.4，约1.2-1.6，约1.4-1.8，约1.6-2，约1-2，约2-3，约3-4，约4-5，约2-5，约5-6，约6-7，约7-8，约8-9，约9-10，或约5-10，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。
在一些实施方式中，聚烷基硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷)可以占总超疏水组合物的约0.1-10wt％、约2-5wt％、约4-7wt％、约6-9wt％、约8-11wt％、约10-13wt％、约12-15wt％、约14-17wt％、约16-19wt％、约18-21wt％、约20-23wt％、约10-20wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约20-30wt％、约0.1-30wt％、约30-40wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约30-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、约60-90wt％、或约90-100wt％、或由这些值中的任何值限定的范围内的任何wt％。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的范围：约8wt％、约9wt％、约10wt％、约12wt％、约13wt％、约21wt％和约30wt％。
在一些实施方式中，聚碳酸酯可以占总超疏水组合物的约0.1-10wt％、约10-20wt％、约20-30wt％、20-26wt％、24-30wt％、20-25wt％、25-30wt％、约9-14wt％、约12-17wt％、约15-20wt％、约18-23wt％、约20-23wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约30-33wt％、约30-35wt％、约33-38wt％、约36-41wt％、约39-44wt％、约42-47wt％、约45-50wt％、约48-53wt％、约0.1-30wt％、约30-40wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约30-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、约60-90wt％、或约90-100wt％、或由这些值中的任何值限定的范围内的任何wt％。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的范围：约12wt％、约21wt％、约24wt％、约26wt％、约28wt％、约29wt％、约30wt％、约33wt％、约39wt％、约45wt％和约46wt％。
在一些实施方式中，疏水聚合物可以包含任何合适量的聚苯乙烯，例如占总超疏水组合物的约1-50wt％、10-50wt％、25-40wt％、约24-29wt％、约27-32wt％、约30-35wt％、约33-38wt％、约36-41wt％、或约39-44wt％、或由这些值中的任何值限定的范围内的任何wt％。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的范围：约29wt％、约38wt％和约39wt％。
在一些实施方式中，疏水聚合物可以包含任何合适量的聚(甲基丙烯酸正丁酯)，例如占总超疏水组合物的约1-50wt％、10-50wt％、25-40wt％、约24-29wt％、约27-32wt％、约30-35wt％、约33-38wt％、约36-41wt％、或约39-44wt％、或由这些值中的任何值限定的范围内的任何wt％。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的范围：约29wt％、约31wt％、约35wt％、约38wt％和约41wt％。
硅石纳米颗粒
硅石纳米颗粒可以是包含硅石或二氧化硅的任何纳米颗粒，例如SiO2颗粒，诸如球体，或者玻璃颗粒，例如球体。该纳米颗粒可以是基本上纯的硅石纳米颗粒，或者可以含有至少约0.1wt％、至少约10wt％、至少约20wt％、至少约30wt％、至少约40wt％、至少约50wt％、至少约60wt％、至少约70wt％、至少约80wt％、至少约90wt％、约0.1-10wt％、约10-20wt％、约20-30wt％、约30-40wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、或约90-100wt％的二氧化硅或硅石。
硅石纳米颗粒可具有与纳米颗粒相关的任何尺寸。例如，硅石纳米颗粒可以具有以下颗粒的尺寸、平均尺寸或中值粒径，例如半径或直径：约0.5-1000nm、约20nm、约0.1-10nm、约10-20nm、约10-30nm、约20-30nm、约30-40nm、约40-50nm、约50-60nm、约60-70nm、约70-80nm、约80-90nm、约90-100nm、约0.1-100nm、约100-110nm、约100-200nm、约150-250nm、约200-300nm、约250-350nm、约300-400nm、约350-450nm、约400-500nm、约450-550nm、约500-600nm、约0.1-600nm、约550-650nm、约600-700nm、约650-750nm、约700-800nm、约750-850nm、约800-900nm、约850-950nm、约900-1000nm，或具有由这些值中的任何值限定的范围内的任何尺寸，例如半径、直径。
如本文所用，术语“半径”或“直径”可以应用于非球形或圆柱形的颗粒。对于细长的颗粒，其中纵横比或长度与宽度的比率是重要的，“半径”或“直径”是具有与颗粒相同的长度和体积的圆柱体的半径或直径。对于非细长的颗粒，“半径”或“直径”是具有与颗粒相同体积的球体的半径或直径。
可以使用任何合适量的硅石纳米颗粒。在一些实施方式中，硅石纳米颗粒可以(例如SiO2纳米颗粒)占超疏水组合物的约0.1-10wt％、约10-20wt％、约20-30wt％、约30-40wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、或约90-100wt％、约20-35wt％、约22-35wt％、约26-35wt％、约30-35wt％、22-30wt％、约10-13wt％、约12-15wt％、约14-17wt％、约16-19wt％、约18-21wt％、约20-23wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约30-33wt％、约32-35wt％、约34-37wt％、约36-39wt％、约38-41wt％、约40-43wt％、约22-43wt％、约42-45wt％、约44-47wt％、约46-49wt％、约48-51wt％、约50-53wt％、约52-55wt％、约34-55wt％、约56-59wt％、约58-61wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的范围：约13wt％、约15wt％、约19wt％、约20wt％、约21wt％、约23wt％、约26wt％、约29wt％、约30wt％、约34wt％、约38wt％、约39wt％、约44wt％、约45wt％、约54wt％、或约59wt％。
在一些实施方式中，硅石纳米颗粒可以被改性，例如化学改性。例如，一种或多种化学化合物可以化学键合到硅石纳米颗粒的表面。在一些实施方式中，硅石纳米颗粒被氟化，或者纳米颗粒可以是氟化二氧化硅。在一些实施方式中，氟化二氧化硅可以占超疏水组合物的约0.1-10wt％、约10-20wt％、约20-30wt％、约30-40wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、或约90-100wt％、约20-35wt％、约22-35wt％、约26-35wt％、约30-35wt％、或22-30wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。
超疏水组合物可以包含任何合适的金属化合物纳米颗粒，例如纳米棒或纳米线。在一些超疏水组合物中，金属化合物纳米棒或纳米线包含稀土金属(例如镧)的磷酸盐或金属氧化物(例如氧化铝)，或者由稀土金属(例如镧)的磷酸盐或金属氧化物(例如氧化铝)组成。
在一些实施方式中，金属化合物纳米颗粒(例如氧化铝纳米棒或纳米线)可以包含任选地取代的C14-20直链或支链羧酸(例如任选取代的脂肪酸)，或与任选地取代的C14-20直链或支链羧酸(例如任选取代的脂肪酸)共价或非共价结合。实例可以包括任选地取代的C14羧酸(包括C14脂肪酸)、任选地取代的C15羧酸、任选地取代的C16羧酸(包括C16脂肪酸)、任选地取代的C17羧酸、任选地取代的C18羧酸(例如C18脂肪酸，诸如硬脂酸、异硬脂酸等)、任选地取代的C19羧酸或者任选地取代的C20羧酸(例如C20脂肪酸)。在一些实施方式中，直链或支链羧酸是异硬脂酸。
一些氧化铝纳米棒可以通过与羧酸反应来改性，例如与脂肪酸(例如异硬脂酸)反应来改性。认为，金属氧化物的表面改性可使其比未改性的氧化物更耐水解和/或更疏水。反应如下所示：
在一些实施方式中，纳米棒或纳米线包含磷酸镧(III)或LaPO4，或者由磷酸镧(III)或LaPO4组成。认为，稀土磷酸盐比相应的稀土氧化物更耐水解。认为，超疏水性组合物中的疏水性材料可以涂布金属化合物纳米棒或纳米线，以增加金属化合物纳米棒或纳米线的疏水性。
纳米棒或纳米线可以是细长的纳米颗粒。例如，纳米棒或纳米线例如是磷酸镧(III)或氧化铝(III)(包括羧酸改性的氧化铝(III))纳米棒或纳米线，其纵横比(即长度/宽度或者长度/直径)可以是约5至约10000、约5-10、约5-25、约10-30、约15-35、约20-40、约25-45、约30-50、约35-55、约40-60、约45-65、约50-70、约55-75、约60-80、约65-85、约70-90、约75-95、约80-100、约50-150、约100-200、约150-250、约200-300、约250-350、约300-400、约350-450、约400-500、约450-550、约500-600、约550-650、约600-700、约650-750、约700-800、约750-850、约800-900、约850-950、约900-1000、约500-1500、约1000-2000、约1500-2500、约2000-3000、约2500-3500、约3000-4000、约3500-4500、约4000-5000、约4500-5500、约5000-6000、约5500-6500、约6000-7000、约6500-7500、约7000-8000、约7500-8500、约8000-9000、约8500-9500、约9000-10000、超过约10000、约10、约50、约500、约333、或约5000，或者任何这些值限定的范围内的任何纵横比。
认为，较大尺寸或更细长或更长的纳米颗粒可导致复合材料由于各个纳米颗粒能够承载外力的能力而不易于破裂。在一些实施方式中，纳米棒或纳米线例如是磷酸镧(III)或氧化铝(III)(包括羧酸改性的氧化铝(III))纳米棒或纳米线，其可具有在如下范围内的长度(例如平均长度或中值长度)：约0.1-3μm、约1-4μm、约2-5μm、约3-6μm、约4-7μm、约5-8μm、约6-9μm、约7-10μm、约0.1-20μm、约5-10μm、约10-15μm、约15-20μm、约20-25μm、约25-30μm、约30-35μm、约35-40μm、约40-45μm、约45-50μm、约50-55μm、约0.1-55μm、约55-60μm、约60-65μm、约65-70μm、约70-75μm、约75-80μm、约80-85μm、约85-90μm、约90-95μm、约95-100μm、约100-105μm、约55-105μm、约105-110μm、约110-115μm、约115-120μm、约120-125μm、约125-130μm、约130-135μm、约135-140μm、约140-145μm、约145-150μm、约150-155μm、约105-155μm、约155-160μm、约160-165μm、约165-170μm、约170-175μm、约175-180μm、约180-185μm、约185-190μm、约190-195μm、约195-200μm、约0.1-150μm、约0.1-5μm、约10-150μm、约0.1-2.5μm、约80-120μm、或约100μm。在一些实施方式中，磷酸镧(III)纳米棒或纳米线的长度在约0.1-5μm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。在一些实施方式中，氧化铝(III)纳米棒或纳米线例如是羧酸改性的氧化铝(III)纳米棒或纳米线，其长度在约10-150μm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。
在一些实施方式中，纳米棒或纳米线例如是磷酸镧(III)或氧化铝(III)(包括羧酸改性的氧化铝(III))纳米棒或纳米线，其可以具有如下的平均宽度或中值宽度或直径：约0.1-20nm、约2-7nm、约5-10nm、约10-15nm、约15-20nm、约20-25nm、约25-30nm、约30-35nm、约35-40nm、约40-45nm、约45-50nm、约50-55nm、约0.1-55nm、约55-60nm、约60-65nm、约65-70nm、约70-75nm、约75-80nm、约80-85nm、约85-90nm、约90-95nm、约95-100nm、约100-105nm、约55-105nm、约105-110nm、约110-115nm、约115-120nm、约120-125nm、约125-130nm、约130-135nm、约135-140nm、约140-145nm、约145-150nm、约150-155nm、约105-155nm、约155-160nm、约160-165nm、约165-170nm、约170-175nm、约175-180nm、约180-185nm、约185-190nm、约190-195nm、约195-200nm、约2-100nm、约2-30nm、约10-100nm、约40nm、或约20nm、或者任何这些值限定的范围内的宽度或直径。在一些实施方式中，磷酸镧(III)纳米棒或纳米线的宽度或直径在10-100nm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。在一些实施方式中，氧化铝(III)纳米棒或纳米线例如是羧酸改性的氧化铝(III)纳米棒或纳米线，其宽度或直径(例如平均宽度或中值宽度或平均直径或中值直径)为2-30nm，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。
在一些实施方式中，磷酸镧(III)纳米棒的长度(例如平均长度或中值长度)在0.1-5μm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内，或者磷酸镧(III)纳米棒的宽度或直径(例如平均宽度或中值宽度或平均直径或中值直径)在10-100nm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。
在一些实施方式中，氧化铝(III)纳米棒例如是羧酸改性的氧化铝(III)纳米棒，其长度(例如平均长度或中值长度)在10-150μm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内，并且其宽度或直径(例如平均宽度或中值宽度或平均直径或中值直径)在2-30nm范围内，或者在与上文所指示的范围相似或者重叠的范围内。
金属化合物纳米颗粒(例如纳米棒或纳米线)可以以任何合适的量存在于超疏水组合物中。例如，纳米棒或纳米线可以占超疏水组合物的总重量的约0.1-10wt％、约10-20wt％、约10-13wt％、约12-15wt％、约14-17wt％、约16-19wt％、约18-21wt％、约20-23wt％、约0.1-23wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约30-33wt％、约32-35wt％、约20-30wt％、约22-30wt％、约20-35wt％、约22-35wt％、约26-35wt％、约30-35wt％、约35-40wt％、约30-40wt％、约40-45wt％、约42-48wt％、约45-50wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、或约90-100wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的任意上述范围：约15wt％、约17wt％、约19wt％、约20wt％、约21wt％、约23wt％、约26wt％、约29wt％、约30wt％、约31wt％、约39wt％、约43wt％、约45wt％、约54wt％、约59wt％和约71wt％。
在一些实施方式中，磷酸镧纳米颗粒(例如磷酸镧纳米棒或纳米线)可以占超疏水组合物的总重量的约0.1-10wt％、约10-20wt％、约10-13wt％、约12-15wt％、约14-17wt％、约16-19wt％、约18-21wt％、约20-23wt％、约0.1-23wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约30-33wt％、约32-35wt％、约20-30wt％、约22-30wt％、约20-35wt％、约22-35wt％、约26-35wt％、约30-35wt％、约35-40wt％、约30-40wt％、约40-45wt％、约42-48wt％、约45-50wt％、约40-50wt％、约50-60wt％、约60-70wt％、约70-80wt％、约80-90wt％、或约90-100wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的任意上述范围：约15wt％、约17wt％、约19wt％、约20wt％、约21wt％、约23wt％、约26wt％、约29wt％、约30wt％、约31wt％、约39wt％、约43wt％、约45wt％、约54wt％、约59wt％和约71wt％。
在一些实施方式中，氧化铝纳米颗粒(包括羧酸例如异硬脂酸改性的氧化铝纳米颗粒)例如氧化铝纳米棒或纳米线可以占超疏水组合物的总重量的0.1-10wt％、约10-20wt％、约10-13wt％、约12-15wt％、约14-17wt％、约16-19wt％、约18-21wt％、约20-23wt％、约0.1-23wt％、约22-25wt％、约24-27wt％、约26-29wt％、约28-31wt％、约30-33wt％、约32-35wt％、约20-30wt％、约22-30wt％、约20-35wt％、或约22-35wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的任意上述范围：约13wt％、约15wt％、约26wt％和约29wt％。
在一些实施方式中，纳米棒可以在超疏水组合物内部具有基本均匀的分布。在一些实施方式中，不超过20％的纳米棒的区域浓度大于复合材料浓度标准偏差的两倍。反过来，纳米棒的分布被认为导致复合材料的暴露表面限定的纳米结构粗糙度具有与纳米棒的尺寸相当尺度；甚至在初始表面消蚀之后亦是如此。进一步认为，当与复合材料中的其他材料的疏水特性结合时，纳米结构尺度的粗糙度导致超疏水组合物保持超疏水性，即使在初始表面被侵蚀之后仍保持超疏水性。
超疏水组合物可以包含任选的添加剂，例如颗粒添加剂。在一些实施方式中，颗粒添加剂可以包含颗粒二氧化硅、玻璃和/或聚合物，例如碳氟化合物，诸如聚四氟乙烯(Teflon)。在一些实施方式中，颗粒可以是球形的。在一些实施方式中，颗粒添加剂的平均直径或中值直径可以在约0.1-3μm、约1-4μm、约2-5μm、约3-6μm、约4-7μm、约5-8μm、约6-9μm、约7-10μm、约0.1-20μm、约5-10μm、约10-15μm、或约15-20μm、0.5-50μm、约1-35μm、或约1-3.5μm、约1-15μm、约13-45μm、约50nm至12μm的范围内，或者可以是约35μm。在一些实施方式中，颗粒添加剂的平均直径或中值直径是硅石纳米颗粒的平均直径或中值直径的至少2倍、至少5倍、至少7或者至少10倍。
对于使用SiO2微粒作为添加剂的超疏水组合物来说，微粒的尺寸通常大于硅石纳米颗粒的尺寸。通常，纳米颗粒是纳米级尺寸的，以产生纳米级粗糙度。SiO2微粒添加剂是微米级尺寸的，以产生微米级粗糙度。例如，SiO2微粒的直径(例如平均直径或中值直径)是硅石纳米颗粒的平均直径或中值直径的至少2倍、至少5倍、至少7或者至少10倍。在一些实施方式中，SiO2微粒的直径(例如平均直径或中值直径)是约0.1-3μm、约1-4μm、约2-5μm、约3-6μm、约4-7μm、约5-8μm、约6-9μm、约7-10μm、约0.1-20μm、约5-10μm、约10-15μm或约15-20μm，或者由任何这些值限定的范围内的任何直径。特别感兴趣的是包含1-3.5μm范围或与1-3.5μm范围重叠的任何上述范围。在一些实施方式中，SiO2微粒是球形的。
在一些实施方式中，SiO2微粒可以占超疏水组合物的总重量的约0.5-1.5wt％、约1-2wt％、约1.5-2.5wt％、约2-3wt％、约2.5-3.5wt％、约3-4wt％、约3.5-4.5wt％、约4-5wt％、约4-8wt％、约6-10wt％、约8-12wt％、约10-14wt％、约12-17wt％、约15-20wt％、或约18-23wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的任意上述范围：约0.9％、约1.3％、约10％和约18％。
对于使用玻璃微粒作为添加剂的超疏水组合物来说，微粒的尺寸通常大于硅石纳米颗粒的尺寸。例如，玻璃微粒的直径(例如平均直径或中值直径)可以是硅石纳米颗粒的平均直径或中值直径的至少2倍、至少5倍、至少7或至少10倍。在一些实施方式中，玻璃微粒的直径(例如平均直径或中值直径)是约3-8μm、约6-11μm、约9-14μm、约12-17μm、约15-20μm、约18-23μm、约21-26μm、约24-29μm、约27-32μm、约30-35μm、约33-38μm、约36-41μm、约39-44μm、约42-47μm、或约45-50μm，或者由任何这些值限定的范围内的任何直径。特别感兴趣的是包含1-15μm、13-45μm范围或与1-15μm、13-45μm范围重叠的任何上述范围。在一些实施方式中，玻璃微粒是球形的。
在一些实施方式中，SiO2微粒可以占超疏水组合物的总重量的约0.5-1.5wt％、约1-2wt％、约1.5-2.5wt％、约2-3wt％、约2.5-3.5wt％、约3-4wt％、约3.5-4.5wt％、约4-5wt％、约4-8wt％、约6-10wt％、约8-12wt％、约10-14wt％、约12-17wt％、约15-20wt％、或约18-23wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含以下一种或多种重量百分比的任意上述范围：约0.9％，约1.3％，约10％和约18％。
对于使用聚四氟乙烯微粒作为添加剂的超疏水组合物来说，微粒的尺寸通常大于硅石纳米颗粒的尺寸。例如，聚四氟乙烯微粒的直径(例如平均直径或中值直径)可以是硅石纳米颗粒的平均直径或中值直径的至少2倍、至少5倍、至少7或至少10倍。在一些实施方式中，聚四氟乙烯的直径(例如平均直径或中值直径)是约3-8μm、约6-11μm、约9-14μm、约12-17μm、约15-20μm、约18-23μm、约21-26μm、约24-29μm、约27-32μm、约30-35μm、或约33-38μm，或者由任何这些值限定的范围内的任何直径。特别感兴趣的是包含范围小于12μm、35μm或与范围小于12μm、35μm重叠的任何上述范围。在一些实施方式中，聚四氟乙烯是球形的。
在一些实施方式中，聚四氟乙烯微粒可以占超疏水组合物的总重量的约0.5-1.5wt％、约1-2wt％、约1.5-2.5wt％、约2-3wt％、约2.5-3.5wt％、约3-4wt％、约3.5-4.5wt％、约4-5wt％、约4-8wt％、约6-10wt％、约8-12wt％、约10-14wt％、约12-17wt％、约15-20wt％、或约18-23wt％，或由任何这些值限定的范围内的任何重量比。特别感兴趣的是包含约0.9％的任何上述范围。
超疏水组合物可以是在其中不希望积聚冰、水或雪的表面上的固体层的形式。在一些实施方式中，超疏水组合物是固体层，其厚度为约16-20μm、约18-22μm、约20-24μm、约22-26μm、约24-28μm、约26-30μm、约28-32μm、约30-34μm、约32-36μm、约34-38μm、约36-40μm、约38-42μm、约40-44μm、约42-46μm、约44-48μm、约46-50μm、约45-52μm、约50-57μm、约55-62μm、约60-67μm、约65-72μm、约70-77μm、约75-82μm、约80-87μm、约85-92μm、约90-97μm、约95-102μm、约100-107μm、约105-112μm、约110-117μm、约115-122μm、约120-127μm、或约125-132μm，或在由这些值中的任何一个限定的范围内的任何厚度。特别感兴趣的是包括以下一种或多种厚度的任何上述范围：约22μm、约23μm、约27μm、约30μm、约33μm、约35μm、约46μm、约79μm、以及约106微米。
超疏水组合物可用于表面处理，以从表面除冰、水或雪。该方法可包括用包含疏水性聚合物、硅石纳米颗粒和金属化合物纳米颗粒的混合物处理表面。
为了处理表面，可以将超疏水组合物在溶剂中混合以形成涂料混合物。这种混合物可包含必需量的疏水聚合物、硅石纳米颗粒、金属化合物纳米颗粒和溶剂，例如甲苯、四氯乙烷、丙酮或其任何组合。在一些实施方式中，所述处理包括：(1)将疏水聚合物、硅石纳米颗粒和金属化合物纳米颗粒与溶剂混合以形成混合物，(2)将混合物涂覆于未处理的表面上，和(3)通过将涂层加热至40℃至约150℃的温度30分钟至约3小时以使溶剂完全蒸发来固化所述涂层。
通过使金属化合物纳米颗粒暴露于C14-20烷基酸(例如异硬脂酸)和/或与C14-20烷基酸(例如异硬脂酸)反应，可以用羧酸对金属化合物纳米颗粒进行改性。这可以使羧酸被连接、共价键合或取代在金属化合物纳米颗粒的表面上。在一些方法中，混合金属化合物纳米颗粒可包括混合磷酸镧(III)纳米棒和/或异硬脂酸改性的酸改性的氧化铝(III)纳米棒。在一些实施方式中，混合疏水聚合物可以包括混合PDMS或聚碳酸酯。在一些实施方式中，混合可以进一步包括在平均直径为约500nm至约50μm的纳米颗粒中混合，其中纳米颗粒包含聚四氟乙烯(Teflon)、玻璃或硅石。
在一些实施方式中，处理步骤还可包括在混合之后但在涂覆混合物之前干燥、压碎和重构混合物的中间步骤。认为中间步骤将确保均匀混合并防止在涂层中的团块。在先将混合物悬浮在溶剂中的一些中间步骤中，可以通过本领域技术人员已知的方法蒸发溶剂以产生干燥粉末。在一些方法中，然后可以通过本领域已知的方法(例如研钵和研杵)粉碎干燥的粉末，以破碎任何团块。在一些破碎步骤中，可以加入溶剂，例如丙酮，以帮助破碎团块并促进光滑的混合物。在一些方法中，粉碎和干燥的中间步骤然后可以包括在约40℃至约100℃、或约90℃的温度下干燥光滑混合物，直至完全干燥。
在一些实施方式中，处理步骤还可包括将涂料混合物涂覆在未处理的表面上。涂料混合物的涂覆可以通过本领域的技术人员已知的任何方法进行，例如刮涂、旋涂、染涂(dye coating)、物理气相沉积、化学气相沉积、喷涂、喷墨涂覆、辊涂等。在一些实施方式中，可以重复涂布步骤，直到达到所需的涂层厚度。在一些方法中，可以进行涂覆，使得在要保护的表面上形成连续层。
在一些实施方式中，超疏水组合物的湿涂层可具有约1-50μm、约10-30μm、约20-30μm、约50-150μm、约100-200μm、约150-250μm、约200-300μm、约260-310μm、约280-330μm、约300-350μm、约320-370μm、约340-390μm、约360-410μm、约380-430μm、约400-450μm、约420-470μm、约400-600μm、约500-700μm、或约600-800μm的厚度，或具有在由这些值中的任何值限定的范围内的任何厚度。特别感兴趣的是包括以下一种或多种厚度的任何上述范围：约25μm、约300μm、约350μm、约380μm和约790μm。
在一些实施方式中，处理可进一步包括通过将涂层加热至足以完全蒸发溶剂的温度和时间来固化涂层。在一些实施方式中，固化步骤可在约40℃至约150℃、或约120℃的温度下进行约30分钟至3小时、或约1-2小时，直至溶剂为完全蒸发。在一些实施方式中，可以提供通过上述方法的组合物。结果可以是经过处理的表面，该表面即使在某些涂层已被侵蚀的情况下面对恶劣环境之后也能抵抗水或冰。
具体考虑以下实施方式：
实施方式1.超疏水组合物，其包含疏水聚合物；硅石纳米颗粒；和纵横比为约5至约10000的金属化合物纳米颗粒；其中复合材料具有整体超疏水性质。
实施方式1A.实施方式1所述的超疏水组合物，其为固体形式。
实施方式2.实施方式1或1A所述的超疏水组合物，其中所述疏水聚合物包含聚硅氧烷或聚碳酸酯。
实施方式3.实施方式2所述的超疏水组合物，其中所述聚硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷。
实施方式4.实施方式2所述的超疏水组合物，其中所述疏水聚合物包含聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷的组合。
实施方式5.实施方式1、2、3或4所述的超疏水组合物，其中所述金属化合物纳米颗粒包含稀土金属的磷酸盐或金属氧化物。
实施方式6.实施方式5所述的超疏水组合物，其中所述磷酸盐包含磷酸镧(III)。
实施方式7.实施方式6所述的超疏水组合物，其中所述磷酸镧(III)是长度为0.1μm至5μm且宽度或直径为10nm至100nm的纳米棒的形式。
实施方式8.实施方式5所述的超疏水组合物，其中所述金属氧化物包含羧酸改性的氧化铝(III)。
实施方式9.实施方式8所述的超疏水组合物，其中所述酸改性的氧化铝(III)是长度为10μm至150μm且宽度或直径为2nm至30nm的纳米棒的形式。
实施方式10.实施方式8所述的超疏水组合物，其中所述酸改性的氧化铝(III)是通过氧化铝(III)与异硬脂酸反应形成的。
实施方式11.实施方式1所述的超疏水组合物，其还包含微粒，所述微粒的平均直径为500nm至50μm。
实施方式12.实施方式11所述的超疏水组合物，其中所述微粒包含聚四氟乙烯(Teflon)、玻璃或硅石的微粒。
实施方式13.表面处理的方法，其包括用组合物处理未处理的表面，所述组合物包含疏水聚合物、硅石纳米颗粒和金属化合物纳米颗粒。
实施方式14.实施方式13所述的方法，其中表面处理的步骤包括：(1)将疏水聚合物、硅石纳米颗粒和金属化合物纳米颗粒与溶剂混合以产生混合物，(2)将所述混合物涂覆于所述未处理的表面上，以产生涂层，并且(3)通过将涂层加热至约40℃至约150℃的温度30分钟至3小时以使溶剂完全蒸发来固化所述涂层。
实施方式15.实施方式14所述的方法，其中将疏水聚合物、硅石纳米颗粒和金属化合物纳米颗粒与溶剂混合以产生混合物的步骤还包括用异硬脂酸处理金属化合物纳米颗粒。
实施方式16.实施方式14所述的方法，其中混合纳米复合材料纳米棒包括混合磷酸镧(III)纳米棒或异硬脂酸酸改性的氧化铝(III)纳米棒。
实施方式17.实施方式14所述的方法，其中混合疏水聚合物包括混合聚二甲基硅氧烷和聚碳酸酯。
实施方式18.实施方式14所述的方法，其中混合还包括在平均直径为约500nm至约50μm的微粒中混合，其中所述纳米颗粒包含聚四氟乙烯(Teflon)、玻璃或硅石。
实施例
已经发现，本文所述超疏水组合物的实施方式表现出整体性能。通过以下实施例进一步证明了这些益处，这些实施例旨在说明本发明，但不旨在以任何方式限制范围或基本原理。
实施例1.1.1：LaPO4纳米棒的制备
LaPO4纳米棒的制备：通过La(NO3)3和(NH4)2HPO4在高压反应器中的水热反应合成LaPO4纳米棒。首先，将硝酸镧(III)六水合物(La(NO3)3)(12.99g，30mmol，Sigma-AldrichCorporation，St.Louis，MO USA)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)(3.96g，30mmol，Aldrich)和水(10mL，Milli-Q，EMD Millipore，Billerica，MA)放入带搅拌棒的反应容器组件(ColumbiaInternational Tech.，Irmo，SC USA)的内部Teflon容器中，然后完全密封在组件的外部不锈钢容器内。然后将反应容器组件在室温下浸入硅油(Aldrich)中，并将温度升至130℃并在此温度下保持32小时，同时连续搅拌。然后将反应器冷却至室温并除去内容物。在前面的反应中，形成了副产物硝酸，因此上清液的pH值是观察质量或者洗涤或除去多少硝酸的良好指标。然后通过以2500rpm离心(IEC Centra CL2，Thermo Fisher Scientific，Waltham，MA USA)15分钟，将所得浆料用DI水反复洗涤，直至上清液水的pH在6-7的范围内，然后通过以2500rpm离心(IEC Centra CL2，Thermo Fisher)15分钟，用丙酮(Aldrich)反复洗涤。然后将浆料在75℃烘箱(105L Symphony Gravity Convection Oven，VWR International，Visalia，CA USA)中干燥过夜。然后将干燥的粉末置于石英坩埚(CGQ-4000-04，ChemglassLife Sciences，Vineland，NJ USA)中，并在马弗炉(1300型，Barnstead/ThermolyneCorporation，Dubuque，IA USA)中在450℃下退火5小时，以产生LaPO4纳米棒。
实施例1.1.2：Al2O3改性的纳米棒的制备
Al2O3纳米棒的改性：首先，将氧化铝(III)纳米纤维(3g，直径20nm×长度100μm，790915-25G；Aldrich)分散在甲苯(50mL，无水，98％，Aldrich)中并超声处理15分钟。然后将所得分散体加入到异硬脂酸(134mL，120g；Aldrich)和甲苯(50mL，无水；Aldrich)的混合物中。然后将所得混合物在硅油浴中搅拌的同时加热至115℃，持续4天。冷却至室温后，通过离心(3000rpm，5分钟)用丙酮洗涤所得固体。然后将洗涤过的固体在70℃下干燥过夜，得到改性的Al2O3纳米棒。
实施例1.2.1：涂料混合物的制备
涂料浆料的制备：首先将聚二甲基硅氧烷(PDMS)树脂(0.4g，Sylgard 184，Dow-Corning Corporation，Midland，MI USA)溶解在甲苯和四氯乙烷(80mL，1:1体积，Aldrich)的混合物中。然后，将硅石纳米粒子(20nm，Sky Spring Nanomaterials，Inc.，Houston，TXUSA)搅拌到混合物中。接下来，将1.0g的LaPO4纳米棒添加到混合物中。然后将所得混合物超声处理并搅拌，直至纳米棒充分分散。接着，加入聚合物粘合剂聚碳酸酯，然后将混合物在室温下搅拌直至完全溶解，约2-3小时。接下来，使用旋转蒸发仪(R-215Rotavapor，BuchiCorporation，New Castle，DE USA)将溶剂完全蒸发。然后用研钵和研杵研磨所得固体以制备细粉末，加入丙酮(Aldrich)以破碎团块。然后将所得粉末在90℃下真空干燥，直至完全干燥。然后将所得粉末溶解在甲苯(Aldrich)中以产生20wt％的甲苯溶液。
实施例2.1.1：超疏水涂层元件的制备
涂层涂覆：用铸刀涂膜器(Microm II Film Applicator，Paul N.GardnerCompany,Inc.)以10cm/s的浇铸速率将浆料浇铸在PET膜(7.5cm×30cm)上。将膜涂布器上的刀片间隙设定为约100-350μm(127μm-300μm)(5-15密耳)。对于宽度大于约2英寸/5.1cm的涂覆，可替换地使用可调节的涂膜器(AP-B5351，Paul N.Gardner Company，Inc.，Pompano Beach，FL，USA)。
干燥：然后将涂层在120℃下在空气循环烘箱(105L Symphony GravityConvection Oven，VWR)内干燥过夜，直至完全干燥，约1-2小时，以制备经处理的基材或元件1(E-1)。
实施例2.1.1.1：额外元件的制备
使用类似于实施例1.2.1和实施例2.1.1的方法构建额外的涂层，不同之处在于如表1所示改变参数。在指定添加剂的情况下，将它们与另一种材料一起混合到涂料浆料中。湿厚度是由涂布仪器设定的涂层厚度，干厚度是在涂层边缘附近测得的涂层厚度。对于没有干厚度的实施例，计划测量干厚度。
对于额外的实施方式，材料如下：聚碳酸酯(PC)(APEC1803，Convestro AG，Leverkusen，德国)，聚苯乙烯(PS)(Aldrich)，聚甲基丙烯酸正丁酯(PnM)(Polysciences，Inc.，Warrington，PA USA)，未改性的氧化铝纳米纤维(<20nm×100μm，Aldrich)，SiO2球(1-3.5μm，Lot 4855-071613，Nanoamorphous Materials，Los Alamos，NM USA)，玻璃球(Novum Glass LLC，Rolla，MO USA)，聚四氟乙烯(Teflon)颗粒(Aldrich)。对于指明喷涂的额外的实施方式，使用常规方法将混合物喷涂在表面上。
实施例3.1:选定元件的特征
SEM分析：用扫描电子显微镜(SEM)分析元件E-1.1，并与用二氧化钛纳米颗粒代替磷酸镧纳米棒的类似元件进行比较。如图2所示，元件E-1.1与具有TiO2的元件相比具有明显更少的破裂。相信，涂层破裂的减少是由于LaPO4纳米棒的尺寸增加，0.1至2.5μm，其总体上显着大于～300nm尺寸的TiO2纳米线。
实施例3.1：选定元件的性能测试
性能测试：将元件切成1.3cm×2.5cm的样品并连接到具有双面胶带的用于测试的玻璃基材上，以形成测量组件。对基材测量并记录一滴水的接触角。接下来，对于每个单独的带，在天平(Mettler-Toledo AG，Greifensee，Switzerland)上对具有基材的组件进行配衡(tared)。然后将研磨表面的砂纸(600-grit碳化硅，3M St.Paul，MN USA)与样品摩擦约100次，保持压力在约1.0-1.3kg-f之间。已经消蚀了约5-8μm的组合物。对于不同的选定样品和表2中列出的不同研磨特性重复该测试。在一些测量中，使用表面磨损测试仪(RT-300，Daiei Kagaku Seiki Manufacturing.Co.,Ltd.，Sakyo-Kukyoto，日本)自动进行一些磨损测试。对比元件使用市售疏水性防水涂料和底漆(Hirec 100，NTT Advanced TechnologyCorporation，Kanagawa，日本)。
表2：元件疏水性能
表2中示出的结果表明，当暴露于600grit砂纸时，元件最初表现出超疏水性并且可以保持其超疏水性。这是令人惊讶的，因为粉末形式的LaPO4纳米棒仅略微疏水。在一些元件中，例如采用600grit砂纸的E-1.5，磨损的效果是增强涂层的超疏水性。注意到，对用棉花磨损来说，所测试的元件的总体疏水性确实随着磨损间隔的数量增加而缓慢降低。然而，如图3所示，直到大约100次磨损间隔，E-1.5的性能优于CE-1，这表明对于轻微到中度磨损，E-1.5表现更好。
计划对所选实施方式进行附加测试，其中元件将以0度(即平坦)至45度(包括15度和30度)的各种俯仰角经受人造雨和/或雪状况。然后，计划对所选样品测量水和/或降雪的累积与角度的关系，以确定它们在模拟的环境中的耐久性。样品暴露的环境计划在-10℃至0℃的温度范围内来模拟冬季条件。此外，风速在0m/s至15m/s之间，包括5m/s和10m/s将模拟风暴条件。计划了多种类型的积雪，包括薄片的积累和/或雪珠的积累(例如，雨夹雪)。
除非另有说明，否则本文所用的表示成分的量、性质(如分子量)、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。每个数值参数应至少被解释为根据报告的有效数字的数量且应用普通的舍入技术。因此，除非有相反的指示，否则可以根据要实现的所需性质来修改数值参数，因此应该将其视为本公开的一部分。至少，这里示出的示例仅用于说明，而不是试图限制本公开的范围。
在本公开的描述实施方式的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似的冠词或不使用冠词应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行。本文提供的任何和所有实施例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本公开的实施方式，而不是对任何权利要求的范围构成限制。说明书中的语言不应被解释为表示任何未要求保护的元素对于本公开的实施方式的实践是必不可少的。
本文公开的替代元件或实施方式的分组不应解释为限制。每个组成员可以单独地或与该组中的其他成员或本文中找到的其他元素的任何组合来引用和要求保护。出于方便和/或可专利性的原因，预期组中的一个或多个成员可以被包括在组中或从组中删除。
本文描述了某些实施方式，包括发明人已知的用于实施实施方式的最佳模式。当然，在阅读前面的描述后，对这些描述的实施方式的变化对于本领域普通技术人员将变得明显。发明人期望熟练技术人员适当地采用这些变化，并且发明人意图以不同于本文具体描述的方式来实施本公开的实施方式。因此，权利要求书包括适用法律所允许的权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则预期在其所有可能的变型中的上述元素的任何组合。
最后，应该理解，这里公开的实施方式是对权利要求书的原理的说明。可以采用的其他修改在权利要求书的范围内。因此，作为示例而非限制，可以根据本文的教导使用替代实施方式。因此，权利要求书不限于精确地如所示和所述的实施方式。
Claims (16)
1.超疏水组合物，其包含：疏水聚合物；硅石纳米颗粒；和金属化合物纳米颗粒；其中所述组合物具有整体超疏水性质。
2.权利要求1所述的超疏水组合物，其为固体形式。
3.权利要求1或2所述的超疏水组合物，其中所述疏水聚合物包含聚硅氧烷或聚碳酸酯。
4.权利要求3所述的超疏水组合物，其中所述聚硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷。
5.权利要求3或4所述的超疏水组合物，其中所述疏水聚合物包含聚碳酸酯和聚二甲基硅氧烷的混合物。
6.权利要求1、2、3、4或5所述的超疏水组合物，其中所述金属化合物纳米颗粒包含稀土金属的磷酸盐或金属氧化物。
7.权利要求6所述的超疏水组合物，其中所述磷酸盐包含磷酸镧(III)。
8.权利要求7所述的超疏水组合物，其中所述磷酸镧(III)是长度为0.1μm至5μm且宽度或直径为10nm至100nm的纳米棒的形式。
9.权利要求6所述的超疏水组合物，其中所述金属氧化物包含羧酸改性的氧化铝(III)。
10.权利要求9所述的超疏水组合物，其中所述酸改性的氧化铝(III)是长度为10μm至150μm且宽度或直径为2nm至30nm的纳米棒的形式。
11.权利要求9所述的超疏水组合物，其中所述酸改性的氧化铝(III)是通过氧化铝(III)与异硬脂酸反应形成的。
12.权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的超疏水组合物，其还包含平均直径为500nm至50μm的微粒。
13.权利要求12所述的超疏水组合物，其中所述微粒包含聚四氟乙烯、玻璃或硅石的微粒。
14.权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的超疏水组合物，其中所述金属化合物纳米颗粒具有约5至约10000的纵横比。
15.表面处理的方法，其包括将权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的超疏水组合物涂覆于需要处理的表面上。
16.权利要求15所述的方法，其中所述超疏水组合物中的所述疏水聚合物、所述硅石纳米颗粒和所述金属化合物纳米颗粒与溶剂混合以产生混合物，然后将所述混合物涂覆于所述表面上，并且在约40℃至约150℃下将已经涂覆于所述表面上的所述混合物加热30分钟至3小时以使所述溶剂完全蒸发。
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