1 引言
随着工业的进步和生活水平的提高，人们对各类油污染的防护越来越重视，无论是石油泄漏带来的环境保护和资源利用问题，还是衣物上油渍影响美观这样常见的现象，都使得抗油污表面设计在功能整理领域引起了广泛关注。具备抗油污功能的材料展现出卓越的抗污染、自清洁、抗氧化和抑菌等特性，能够降低维护成本，增加使用寿命，因此在纺织工业、日常防污、环境保护、采油工业、能源生产、液体输送、自清洁、废水/油净化、防污防腐、化学屏蔽、生物医学及液体处理等领域发挥重要作用。
液体在固体材料表面上的铺展能力或倾向称为润湿性，是固体表面的基本固有性能，主要由表面能/表面张力决定。表面能是指材料表面粒子相对于内部粒子多出的能量，其来源于表面原子或分子因分布不均匀而产生的能量差异。单位表面积上的表面能即为表面张力。氟（F）元素具有最高电负性，拥有除氢外的最小范德华原子半径，因此，氟分子中孤对电子的排斥力相当大，此外，由于氟没有可利用的d轨道，无法形成d-pπ键，导致F—F键键能非常小，仅为157 kJ/mol。然而，F的化学性质极为活泼，在常温下能与几乎所有的元素发生化学反应，其中碳氟键（C—F）拥有较大的键能， 能达到485 kJ/mol，具备优异的物理化学特性，通过氟化处理可使固体表面能显著减小，因此，氟碳类化合物（含有大量—CF2和—CF3基团的氟化化合物）作为低表面能整理剂，可有效提高基材超疏液（超疏水/超疏油）性质，一直是材料表面（超）双疏整理的首选材料。然而，随着科学技术的迅猛发展，人们逐渐认识到全氟碳化物（PFC）对人类健康和环境安全会带来不良影响：氟化物具有生物蓄积性、代谢平衡破坏性，并在自然界中长期存在、难以降解，由此引发了严重的健康和环境问题。2008年，欧盟开始实施限制全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）销售和使用的禁令；2019年，我国禁止PFOS及其盐类和全氟辛基磺酰氟除可接受用途外的生产、流通、使用和进出口，因此，寻找并开发无氟替代品已成为表面功能整理领域所关注的焦点。
目前，PFC的替代品主要分为2类：一类是短链氟化物，然而它们仍具有一定的生物蓄积性，毒性仅仅是相对于长链PFC较小，各国正在逐渐限制其使用量和使用范围；另一类是无氟化合物，如脂肪烃类、硅氧烷类、巯基类、脂肪酸、芳香族叠氮化合物以及具有3D空间结构的低表面能聚合物（包括生物基聚合物）等，由于不含氟元素，因此更符合环境和健康安全标准。根据杨氏方程
[1]，在光滑且均匀的表面上，当固-液界面处于无外界作用力的平衡状态时，液体的润湿状态主要受基材表面能的影响。研究表明，基材表面的表面能至少要低于液体表面张力1/4以下，才可表现对该种液体的疏液能力
[2]。由于水的表面张力较高（约72.8 mN/m），无氟（超）疏水表面整理技术相对容易实现，近年来，许多无氟低表面能化合物已经取代了传统的含氟整理剂，例如长链烷烃类和有机硅氧烷类。这些化合物既可以与有机材料相互作用，又可以与无机材料发生反应并接枝到基材表面上，形成强大的化学键合；同时也能通过自身交联缩合形成包覆的化学涂层，成功实现（超）疏水效果。相较而言，由于烃油类的表面张力通常在20~36 mN/m，要实现疏油性能，基材的表面能需更低。由于无氟材料本身表面能的限制，达到这一要求具有一定挑战性。
近年来，无氟抗油污表面的制备已经取得了一定的研究进展。通过引入微纳米多尺度结构，并与低表面能化合物协同作用，可获得具有疏油特性的固体表面。此外，还可通过构建“液体”及“类液体”表面，使油类液体在基材上自由滑动而不黏附，展示出优异的抗油污性能。然而，固体表面存在着构筑难度大和疏油性不强等问题；同时，“液体”及“类液体”表面涂层存在液态润滑剂易损耗及易污染的问题。因此，无氟抗油污技术开发仍然是一个巨大挑战。
本文首先介绍了无氟抗油污表面的性能特点和研究进展，并解析了其基本形成机理。目前，无氟抗油污表面的设计核心集中在液体涂层和“类液体”涂层表面，在固体表面结合低表面能化合物与微纳米多尺度结构的协同制备方式也取得了显著进展。本文列举了无氟抗油污表面的典型研究成果，详细介绍了近年来无氟抗油污的制备策略及其抗油污效果。最后，讨论了无氟抗油污表面在实际生产和生活中的应用前景、面临的挑战及未来发展的趋势。
2 无氟抗油污表面性能特点
固体基材表面的疏液性（即液体在基材表面润湿及铺展程度）通常以接触角（
θ）来评价。如
图1（1）所示，接触角指的是固、液、气三相交界处，固-液界面与气-液界面之间夹角。对于任一个表面，
θ<90°代表着基材具有亲液特性；而
θ≥90°则意味着基材具有疏液特性；当
θ≥150°时，表示基材超疏液，液体很难润湿基材表面。而倾斜角（
α）或接触角滞后（Δ
θ）被用作表征液体在基材表面的滑移效果。如
图1（2）所示，
α代表重力克服侧向附着力而引起液滴滑动或滚动的基材最小倾斜角度，Δ
θ是指前进接触角
θadv（液滴前进前的最大接触角度）与后退接触角
θrec（液滴后退前的最小接触角度）之间的差值。根据Kawasaki 和Furmidge方程
[3-4]：液滴从基材表面滑动所需的力
F可以表示为
F=
kwγL(cos
θrec-cos
θadv)=
ρVgsin
α，
γL表示液体表面张力，
w是液滴与表面接触宽度，
k是量纲为一的因子，
ρ代表液体密度，
V表示液滴体积，
g代表重力加速度，其中
α或Δ
θ可作为衡量液滴运动难易程度的指标。当油类液体在基材表面的
θ≥90°（具有疏油性）或
α/Δ
θ较小（易于滑动且不黏附）时，则该表面可被视为抗油污表面。
3 无氟抗油污表面制备策略
本节将重点介绍材料表面无氟抗油污功能整理的制备策略，如
图2所示，分别对固体表面、液体表面（包括易滑液体灌注多孔表面和凝胶类）及“类液体”表面（包括单层膜、聚合物刷和复合涂层形式）进行阐述。
3.1 固体无氟抗油污表面
在传统的固-液界面，液体在固体表面的润湿行为通常可由杨氏模型、Wenzel模型、Cassie模型和Wenzel-Cassie过渡态模型来解释（
图3）。
如
图3（1）所示，杨氏模型通常指没有粗糙度的理想平坦表面。根据杨氏方程
[1]：cos
θ=(
γsv-
γsl)/
γlv，
θ取决于固体-气体界面张力
γsv、固体-液体界面张力
γsl和液体-气体界面张力
γlv。通常情况下，表面能较低的固体表面会导致液滴接触角增大，表现为更难润湿的状态。因此，表面张力较高的液体在低表面能的杨氏模型表面往往会形成较大的平衡接触角
θY。Nishino等
[5]发现，在杨氏模型表面仅使用低表面能物质是无法实现超疏液性质的，还必须对材料微观粗糙结构进行设计。Wenzel理论揭示了粗糙度对润湿性能的影响
[6]，当液滴接触粗糙表面时，其实际接触面积大于表观接触面积，因此，高粗糙度会放大液滴的固有润湿性质（
图3（2））。Wenzel理论认为，当液体完全填满了表面突起之间的空间时，其接触角
θw可由杨氏方程的平衡接触角
θY推导得到，即cos
θw =
r cos
θY，其中粗糙度系数
r是固体表面实际面积与水平投影面积的比值。Cassie 等
[7]进一步阐述了液滴悬浮在表面粗糙结构上时的润湿状态，当表面粗糙度所导致的固体表面孔隙难以被液体填充而存在空气时，液滴的接触角增大，表现出较低的附着力，液滴更容易滚动或滑动（
图3（3））。在实际应用中，纯Wenzel状态和纯Cassie状态很少出现，更常见的是它们之间的过渡态（
图3（4）），即液滴可以部分渗透到粗糙结构的孔隙中。
Barthlott等
[8]和江雷课题组
[9]揭示了“荷叶效应”的机制，荷叶表面微纳米级别的“乳凸”结构以及分泌的低表面能蜡质使得水滴在其表面呈现无序滚动，从而实现超疏水性能。Cai等
[10]将碱催化的硅酸四乙酯（TEOS）溶胶与酸催化的甲基三乙氧基硅烷溶胶混合，成功制备了具有良好抗反射性能和稳定光学性能的单层二氧化硅（SiO
2）增透膜，疏水的同时油的
θ仅为78.4°。这表明在传统微纳米级分层表面中，高表面张力的液滴（如水）更容易保持在Cassie态，而低表面张力的液体（如油）则倾向于渗入表面纹理，形成Wenzel态，从而增加了疏油表面构筑的难度。
为促进液滴稳定的Cassie态并抑制其向Wenzel态的转变，人们提出了多种设计策略，包括使用低表面能涂层进行化学改性，并构建多尺度的微纳米级粗糙表面，通过内部微空间锁住空气，从而减少固-液接触面积。相较于传统微纳米结构，倒悬结构、纹理结构、凹角结构、T形结构以及仿弹尾虫表皮的双重入结构
[11]等具有特定形貌的微纳米多尺度粗糙结构能够有效延缓油滴和有机溶剂向Wenzel态转变的过程，从而促使液滴更加倾向于呈现Cassie悬浮状态，有助于提高表面的疏水抗油污性能的稳定性
[12-13]。Liu等
[14]设计了一组由纳米级垂直悬垂微柱构成、接近理想双重入结构的SiO
2表面，与垂直结构和重入结构相比，表面超级排斥各种液体（油、有机溶剂，甚至氟化溶剂），结果如
图4所示。
θY为材料的固有接触角，Cassie状态的悬浮液滴的表观接触角
θC由Cassie-baxter模型
[7]描述为cos
θC=
fscos
θY -
fg，其中
fs为液固接触分数，即液固接触面积（包括粗糙度内部的湿润区域）占整个复合界面投影面积的比例，
fg则表示液气接触分数。如
图4（1）所示，
θY>90°，垂直结构能使水等液体呈现Cassie状态。如果
θY<90°，需要可重入的微观结构使油和有机溶剂悬浮，防止其进入空隙、润湿表面（
图4（2））。理想环境下（没有正液体压力）的重入拓扑结构，
θY≈0°也会使液体悬浮，然而，现实环境总存在压力（如流体静力、拉普拉斯力、环境扰动），当
θY≈0°时，因为表面张力与水平悬垂平行，几乎没有垂直分量来悬浮液体，一旦被推入空隙，液体就会自发扩散。如
图4（3）所示，液体在接触双重入微观结构顶部时，会沿着垂直悬垂的侧壁继续下降，并在垂直悬垂的底部顶端停止前进，在那里表面张力可以开始向上指向，所以
θY≈0°也能提供更强的抗润湿性并保持液体悬浮状态。
微纳米多尺度粗糙结构的构建可以通过自下而上或自上而下的方式实现，自下而上指的是逐步堆积原子、分子或团簇，如溶胶-凝胶法、自组装技术、化学气相沉积（CVD）法和电纺丝技术等；自上而下则是通过粉碎或磨碎去除部分材料表面来制备，常用的方法包括刻蚀、纳米压印和模板法等。Wong等
[15]利用CVD技术将负载SiO
2纳米颗粒的表面暴露于碳氢化合物或二甲基硅酮变体蒸汽中以实现更密集的表面功能化，可以达到对32~33 mN/m的液体的超拒液性。Zhang等
[16]通过TEOS和十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）的水解缩合，添加三氧化二铝（Al₂O₃）纳米颗粒，开发了一种有机硅烷/Al₂O₃纳米复合涂层。涂层处理后的基材表面展现出优异的疏液性能，乙二醇的
θ>158°，
α<5°。
对于多孔基材如织物和纸张，疏油性主要指在拉普拉斯压力下防止油滴渗透的能力，主要取决于纤维几何形状、空隙大小以及固体表面能和液体表面张力等。Cheng等
[17]以二甲基二氯硅烷为单体，采用无催化剂、无溶剂的CVD工艺在织物上制备了聚二甲基硅氧烷（PDMS）刷状涂层，防油性能按GB/T 19977-2014标准评定为5级（
图5（1））。Jiang等
[18]用TEOS溶胶-凝胶溶液处理织物，从而引入硅醇基团。随后，通过CVD工艺将1,3-二氯四甲基二硅氧烷（DCTMDSO）沉积到织物上，利用双官能团氯硅烷的水解缩聚，成功在织物表面制备了PDMS无氟抗油污涂层，蓖麻油和十六烷在处理后织物表面的
θ分别为119.0°和81.4°。Shabanian等
[19]在织物纤维中添加了一个次级且长度更小的纹理，用硅烷醇和硅氧烷等处理织物，如
图5（2）所示，菜籽油、橄榄油和蓖麻油在处理后的织物表面呈现疏液效果。该课题组研究结果表明，相较于织物中纱线直径的影响，纱线间距在形成稳定的非湿润界面中起到关键作用，并开发一种基于PDMS的涂层实现了织物的疏油性，使其对乙醇等低表面张力液体表现出显著的排斥性
[20]。Yang等
[21]通过静电吸引作用将硅类纳米颗粒（SiNPs）接枝在3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）功能化的石英纤维表面，形成多层结构，并使用PDMS作为低表面能材料，结果表明，28 mN/m的乙醇-水混合溶液在该表面上的
θ约为120°。 Du等
[22]将磺化纳米 纤化纤维素（SNFC）包覆在纸的表面以填充空隙，再将其放入壳聚糖（CTS）水溶液，最后用疏水聚合物改性的聚乙烯醇涂覆纸张，蓖麻油在三步涂层处理后的纸张的
θ为103.9°。Yi等
[23]用纤维素微纤丝（CNF）悬浮液涂覆纸张，再喷涂PDMS和纤维素微纤丝微粒（CNFmp），成功制备了具有优异耐油性能的纸基材料，蓖麻油的
θ可以达到91.8°。其中CNF层可以填充表面的孔隙，提高阻隔性，并且CNF的亲水性有助于阻止油的接触，而具有粗糙结构的CNFmp和PDMS涂层，可以进一步提高纸张的耐油性。Wen等
[24]通过将2,2,6,6-四甲基哌啶氧基自由基（TEMPO）氧化的纤维素纳米纤维（TOCNF）与柠檬酸（CA）交联生成富含羧基的CA-CNF，再使用十八胺（ODA）进行酰胺化改性，赋予CNF疏水性。蓖麻油在制备得到的改性纤维素纳米纤维（ODA-CA-CNF）表面的
θ达到130.6°，将ODA-CA-CNF喷涂在纸张上，蓖麻油的
θ仍可达到118.4°，展现出优异的疏油性能。
表1展示了基于低表面能化合物和微纳米多尺度结构协同作用制备的无氟抗油污表面的相关实例。
迄今为止，通过构建微纳米多尺度结构和优化纤维形貌等手段，固体表面的无氟抗油污技术已取得一定进展。然而，如何在固体基材表面利用多尺度粗糙结构实现更优异的超疏油效果，仍需进一步研究探索。总体而言，固体无氟抗油污表面的发展方向在于设计多样化的多尺度粗糙结构，以提升疏油性能、简化制备工艺，从而有效应对疏油性能不足等挑战。
3.2 液体无氟抗油污表面
液体表面是指通过用液态物质替代结构中的空气层，利用液-液界面取代固-液界面而形成的表面，主要包括易滑液体灌注多孔表面（SLIPS）和凝胶等类型，这种表面可以有效降低液体的黏附力，使各种极性和非极性液体在其上以较低的α/Δθ滑动。
3.2.1 SLIPS
猪笼草的口部由具有规则微观结构的亲水组分构成，它分泌黏液物质和吸收雨水，并将其保存在微观结构中，形成稳定均匀的润滑膜。当蚂蚁等猎物落在猪笼草边缘时，由于润滑膜的存在使其无法附着，会滑落到底部消化液中
[25]，如
图6所示。此外，当表面因损伤而失去光滑度时，猪笼草可以通过将内部液体吸进损坏区域来进行自我修复。受此启发，研究人员
[26]首次提出并制备了液体灌注多孔表面（lubricant infused surface，LIS）/易滑液体灌注多孔表面（slippery liquid infused porous surfaces，SLIPS），指依靠微纳多孔结构（微米结构、纳米结构或微纳米复合结构）的毛细作用力和范德华力锁住无毒化学惰性油相物质所形成的稳定表面，在物理划伤或磨损造成空隙时，润滑剂能够流入并进行自我修复。Buddingh等
[27]指出，LIS这个术语更广泛，用以描述不同类型的液体表面，SLIPS术语更加定向，故本综述采用了SLIPS术语。
SLIPS的构筑一般分为3部分：多孔粗糙基底、低表面能化学物质修饰基底以及灌注的低表面能润滑油，制备原则
[26]是：（1）润滑液必须吸进、润湿并稳定地附着在多孔基材内；（2）润滑液和外界测试液体必须不相溶；（3）基材必须优先被润滑液而不是测试液体润湿。此外，在制备SLIPS时，过低的表面能反而可能引起cloak效应，润滑液层因无法稳定而流失（
图7）。
粗糙度不会对润滑油的流动性产生影响，由于其对孔壁的亲和力和孔的毛细吸引力，润滑剂得以保留在粗糙结构中，使得较低表面能的液体可以在液体层滑动而不浸入粗糙基底，但没有一种润滑油适用于所有外界液体
[28]，因此需根据具体应用选择合适的润滑剂。Bittner等
[29]将极性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯盐注入刻蚀后的天然硅和离子液体功能化硅等多孔纳米结构硅，与基于全氟材料所形成的非极性SLIPS不同，得到的无氟SLIPS对甲苯和环己烷具备出色的拒液性能，
α<3°。但由于亲水离子液体与其他溶剂的混溶性较高，十六烷和四氢呋喃（THF）等液体会在表面呈润湿状态。He等
[30]采用热诱导相分离工艺将超高分子量聚乙烯和SiO
2纳米颗粒混合物共混挤压，并通过热压缩制备出平面薄膜。聚乙烯和SiO
2分别作为非极性和极性组分在制备过程中诱导形成了孔隙微结构，在其表面打印具有各种性能的极性油墨以实现功能化，最后注入矿物油/硅油作为润滑剂后，多种有机液体可以在表面实现轻松滑动。Jing等
[31]将PDMS接枝到氧化锌（ZnO）纳米棒上，注入硅油作为润滑剂，在紫外光（UV）下进行反应，由于非结合硅油与接枝型PDMS之间存在强大的分子间作用力，硅油被牢固地锁定在ZnO表面，对高温液体和室温液体均表现出极强的排斥性。Hu等
[32]通过将固化剂Jeffamine、双酚A二缩水甘油酯醚（DGEBA）和聚（甲基丙烯酸缩水甘油酯）-接枝聚二甲基硅氧烷（PGMA-
g-PDMS）在玻璃上固化，再注入大量硅油，烷烃类液体在表面表现出极佳的滑动效果。SLIPS本质在于利用低表面能的润滑油取代粗糙结构中的空气层，形成一层阻隔外界液体与基材表面直接接触的液体层，通过将固-液接触界面转化为液-液接触界面，降低接触面的粗糙度，从而使得外界 测试液体可以实现滑移效果，在表面不会留下滑动痕迹。
根据环境响应特性，无氟抗油污SLIPS可以被分类为温度、电及光响应表面等。
（1）温度响应表面：随着温度变化，温度响应型SLIPS的性质也会相应地发生变化。如
图8（1）所示，Wang等
[33]在定向多孔聚苯乙烯（PS）薄膜中注入了具有热响应相变特性的石蜡润滑剂，成功制备出具有温度响应特性的各向异性光滑表面。当表面温度超过石蜡的熔化温度时，液滴能够在材料表面上轻易滑动；而当表面温度降低到石蜡的熔化温度以下时，材料表面被固态石蜡覆盖，导致液滴无法再进行移动。通过调节温度，实现了二甲基亚砜（DMSO）及离子液体的可逆运动。Meng等
[34]同样采用多孔PS膜，使用石蜡/液体石蜡作为润滑剂，制备出具有热辅助自修复能力的液体滑动表面。
（2）电响应表面：Che等
[35]使用硅油/离子液体（包括不导电和导电类型）润滑剂填充定向、多孔、导电的还原氧化石墨烯（rGO）薄膜，通过将导电润滑剂用于SLIPS制备并降低其响应电压，成功实现了电驱动对液体滑动运动的可逆控制。Guo等
[36]利用定向、多孔、导电的聚（3-己基噻吩）（P3HT）纤维和硅油在ITO基材表面构建了半导体网络结构，报道了可逆控制液滴滑动的电驱动SLIPS，伴随施加电压和去除电压的过程，液滴会分别呈现Wenzel-Cassie过渡态和Cassie态，如
图8（2）所示，并且丙二醇等有机液体可以在表面以较低的α进行滑动。
（3）光响应表面：Wooh等
[37]在光催化介孔二氧化钛（TiO
2）基材表面接枝PDMS刷，剩余未接枝的PDMS则作为润滑剂，由于润滑剂和PDMS刷的化学性质相同，接枝的PDMS刷层被润滑剂PDMS稳定膨胀，从而抑制了液滴与固体基板的直接接触，能够实现甲醇及低表面张力的碳氟化合物液滴以极低的
α自由滑动。如
图8（3）所示，设计的表面还可以利用UV催化降解表面润滑油中的有机染料。
长时间使用SLIPS会导致润滑剂耗损和涂层耐久性下降等问题，因此，在SLIPS的制备策略中，降低成本和减少润滑剂损耗成为关键考量，以提高其在长期使用中的稳定性和抗耗损性能，从而延长其使用寿命。
3.2.2 无氟抗油污凝胶
胶体粒子或高分子通过化学交联或物理缠绕的方式互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体或气体的分散体系叫作凝胶，凝胶呈现类似于固体流变学特性的基本属性。无氟抗油污凝胶研究包括有机凝胶和水凝胶等类型。
（1）有机凝胶：如
图9所示，Urata等
[38]以PDMS作为凝胶基质，以多种有机液体作为流动相，通过一锅交联反应，成功开发出具有多种功能的新型透明自润滑有机凝胶。当周围环境（如温度）发生变化时，凝胶基质内部的液体能够自发地释放到外表面，多种液体可以在其表面自由滑动。
（2）水凝胶：Xu等
[39]用水作为润滑剂，设计出一种亲水拒油二元聚合物盐水凝胶涂层（
图10），由于水凝胶的亲水性强，水可以完全润湿水凝胶并在表面形成水合层，水合层可以作为润滑剂来排斥油类液体，使其在水凝胶表面呈现滑移性。无氟抗油污凝胶的研究结果如
表3所示。
与SLIPS相比， 凝胶可以通过简单调整前驱体混合物的组成，灵活地调节其性质以适应不同基材，并形成大面积的独立薄膜。然而，作为一种液体表面，凝胶同样面临润滑剂损耗的问题，这对其长期性能提出了挑战。
3.3 “类液体”无氟抗油污表面
“类液体”表面是指在平面基底上接枝一层液体状、低表面能的低聚物、聚合物或复合涂层，这种表面具备类似液体的特性，保留了低聚物或聚合物的高流动性，从而改善外界测试液体的滑动行为，并有效降低α/Δθ的数值。
3.3.1 单层膜“类液体”表面
在光滑或结构化的有机或无机基材上，通过气相或液相反应接枝硅烷类、胺、烯烃、炔烃、磷酸盐、羧酸盐、异氰酸盐等有机分子，以制备具有高度取向且紧密排列官能团的自组装单层膜，可以在基材表面实现液体滑动效果。Hozumi等
[40]使用环状结构的1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷对氧化铝和氧化钛表面进行CVD处理。环硅氧烷受温度影响极大，在80 ℃下进行CVD，氧化金属表面生成了单层膜，Δ
θ正十六烷<3°，而在180 ℃高温下进行CVD，水解缩合反应促进颗粒沉积，显著增强了纳米微观结构形态对疏水性质的影响，也使得氧化金属表面完全亲油，表明基材的光滑程度对于液体滑动行为有重要影响。Fadeev等
[41]用烷基二甲基氯硅烷与硅片分别在气相高温、甲苯/乙基二异丙胺（EDIPA）和气相高温下的甲苯/EDIPA 3种条件下进行化学接枝，发现键合密度由反应条件决定，气相反应可以得到最致密的单层。并制备了一系列支链烷基长度为1~22个碳的烷基二甲基硅烷表面（
表4），发现水的
θ与链长无关，而正十六烷和二碘甲烷的
θ随着链长的增加而减小。说明这些表面向水投射无序排列的甲基，单层拓扑结构实现了对水的阻隔作用，而油类液体能够穿透单层膜并与亚甲基发生相互作用。
由于单层膜的平均厚度一般约为2 nm，因此需要精确控制生成条件，以实现烷基硅烷等官能团在表面的紧密有序排列。为了达到理想的排列效果，基底表面须尽可能光滑，否则会影响液体的滑动性能，故选择基材时多使用玻片、硅片及铝片等平滑表面材料（
表5）。
3.3.2 聚合物刷“类液体”表面
与单层膜结构表面相比，聚合物刷类型的表面官能团排列相对无方向性且不规则， PDMS是该类表面中最常用的聚合物。相比于碳基聚合物，PDMS的Si—O和Si—C键长（1.63×10
-10 m和1.90 ×10
-10 m）超过了C—C键长（1.53×10
-10 m），PDMS的Si—O—Si键角（143°）也大于C—C—C键角（109°），这些结构上的差异赋予了PDMS旋转和振动自由度
[42]。此外，PDMS具备卓越的光学、机械和热性能，生物相容性，并可灵活接枝各种端基和分支结构（如羟基—OH、氨基—NH
2及乙烯基—HC=CH
2等）。未交联的PDMS在低
n时为液态，在高
n时为半固态（
n指聚合度），通常具有比全氟烷基更长的碳链，并含有大量的甲基，表面能约为22~24 mN/m。由于极低的玻璃化转变温度（
Tg = -127 ℃），未交联的PDMS可以在室温下保持分子链段高度移动的状态，用于制备抗拒各种极性或非极性液体的疏油表面
[43⇓⇓-46]。Liu等
[47]先用APTES将基材氨基功能化，再用异福尔酮二异氰酸酯（IPDI）和双氨丙基聚二甲基硅氧烷（H
2N-PDMS-NH
2）交替处理基材，得到聚合物刷表面。此外，还以具有多个侧链氨基的梳状PDMS低聚物和双官能化烷基二胺为单体，通过与IPDI按顺序接枝制备了共聚物涂层，对比发现共聚物中可移动的PDMS链更有利于表面油类液滴的滑动（
图11）。
PDMS既可与有机材料相互作用，也能与无机材料发生反应，主要通过3种方式接枝到基材表面，分别为直接法、间接法及原位生长法等。
（1）直接法是通过处理基材，使其暴露出—OH等基团，从而实现PDMS与—OH之间的直接反应。Wang等
[48]使用异丙醇和去离子水冲洗基材，有效清除表面污染物并暴露出—OH基团，将含有二甲基二甲氧基硅烷的溶液喷洒到表面，分子与—OH反应，在表面上形成共价接枝的PDMS层，再添加硅油润滑剂，制备的表面具备了排斥液体、细菌以及动态黏度超过9个数量级的黏弹性固体特性，被称为液体固化光滑表面（LESS）。Krumpfer等
[42]通过水解带有3个甲基硅基的PDMS，与氧化硅表面上的硅烷醇（Si-OH）发生缩合反应，利用Si-OH对PDMS的酸催化直接硅烷分解，从而实现了不同分子量的PDMS在经过热处理后接枝到氧化硅表面，如
图12（1）所示，PDMS也能接枝到金属氧化物（如TiO
2、氧化铝Al
2O
3及氧化镍NiO）表面，但只有在Si类基材上进行接枝的PDMS才能使非极性液体表现出小于3°的Δ
θ。
（2）间接法是指对基材进行一定的化学改性，将特定成分接枝到表面，再利用PDMS与之形成共价键连接。Cheng等
[17]将TEOS的溶胶-凝胶涂层涂在玻片表面，涂层提供大量的活性硅醇基团，再通过CVD工艺将双官能团氯硅烷单体水解缩聚，接枝线性聚硅氧烷刷，制备了g-PDMS涂层，各种低表面能液体均表现出超低的Δ
θ。Huang等
[49]在基片上涂覆Sylgard 184型号的PDMS，其中，Sylgard 184A是聚甲基氢硅氧烷，Sylgard 184B是聚甲基乙烯硅氧烷，真空脱气后125 ℃固化，由于A比例远大于B，固化后仍然存在大量Si—H基团，从而形成了氢硅烷（SiH-PDMS），随后将SiH-PDMS与乙烯基乙二醇醚-PDMS（MV-PDMS）进行硅氢化反应，制备出抗油污透明涂料。Cheng等
[50]对氧化硅基材进行气相处理，表面形成单层1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷，再与端基为—HC=CH
2的PDMS进行Pt催化的硅氢化反应，通过调控接枝到光滑硅片上的线性PDMS分子质量和溶剂效应，成功证明烷烃液体的动态脱湿行为可以通过物理控制PDMS刷膜中的聚合物链迁移率来精细调节。Zheng等
[51]报道了一种室温光固化的抗油污涂层，将PDMS-OH和甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）与六亚甲基二异氰酸酯三聚体（HDIT）反应，得到具有2个双键的PDMS（DM-PDMS）和一种液态三功能单体（TM）的混合物。再将多元醇（PO）分别与甲基丙烯酸2-氰基乙酯反应或与端基为酰氯的PDMS（PDMS-COCl）反应再与甲基丙烯酸2-氰基乙酯反应制备得到引入双键后的PO（POII）或POII-
g- PDMS，然后分别将DM-PDMS与TM （F1）、POII-
g- PDMS与POII（F2）或POII-
g-PDMS与TM（F3）与2-羟基-2-甲基丙烯酮一起在玻璃上铸造成膜，十六烷在F2及F3表面可以轻易滑动，经过30次书写和擦除循环后，F2涂层上的油墨收缩能力下降，F3涂层上的油墨收缩能力保持不变。通过溶胶-凝胶化学法，Zhang等
[52]以（2-（3,4-环氧环己基）乙基）三甲氧基硅烷和氨水为原料，采用溶胶-凝胶法制备了环脂肪族环氧功能化低聚硅氧烷（CEOS），并以市售的聚（乙烯-交替-（马来酸酐））（PEMA）和单胺端PDMS为原料制备PEMA-
g-PDMS，将CEOS和PEMA-
g-PDMS混合在丙酮和
n -甲基-2-吡咯烷酮混合溶剂中，该混合溶剂可溶解CEOS和PEMA，但不能溶解PDMS侧链，不溶性PDMS侧链的结合导致链内或链间胶束化，将胶束混合物浇铸到基材表面，在溶剂蒸发和干燥膜加热过程中，CEOS和PEMA相互反应，PEMA的酸酐基团可以打开CEOS的环氧环，而PDMS最终固定在交联的CEOS/PEMA中，PDMS较低的表面张力促进了一些PDMS团簇向表面的迁移，导致表面上的PDMS浓度远高于内部，与PDMS不相混溶的测试液体（二碘甲烷、甲醇）比与PDMS相混溶的测试液体（十六烷、十二烷及癸烷）具有更大的α。Shen等
[53]报道了PDMS与聚芳醚砜（PAES）的均匀接枝反应，将PDMS加入PAES中，获得了接枝共聚物PAES-
g-PDMS，涂层具有针对性的抗污性能，十六烷液滴以
α<3°滑动，油基油墨很容易在表面收缩。Cheng等
[54]通过Pt催化的硅氢化反应，将乙烯基端基的PDMS与氧化硅基材的1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷衍生单体层的Si-H基团进行接枝，实现对油的排斥。Liu等
[44]使用APTES溶液对硅片进行氨基功能化，再分次放入IPDI和H
2N-PDMS-NH
2溶液中，各种低表面张力的液体能以极低的Δ
θ在表面滑动，并可以在拒油表面打印异硫氰酸荧光素（FITC）油墨，进行表面图像化。Yu等
[55]将玻璃用碱水热处理，生成的大量—OH作为反应位点与3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）发生脱水缩合反应，再将端乙烯基的PDMS通过巯基点击化学反应共价接枝到巯基改性玻璃上，如
图12（2）所示。经过高低温、UV照射、水冲击和机械磨损等测试，仍然表现出持久的抗油污性能。
（3）原位生长法是指通过催化缩聚等方式在基材表面生成PDMS。如
图12（3）所示，Wang等
[56]提出了酸催化二甲氧基硅烷单体缩聚接枝法，将氧等离子处理过暴露出—OH的硅片放入二甲氧基硅烷和硫酸的混合异丙醇溶液，硫酸催化二甲氧基硅烷的水解缩聚，使PDMS快速接枝到表面，各类液滴能以Δ
θ≤1°在涂层表面滑动。Zhao等
[57]把氧等离子处理后富含—OH的纸张用1,3-二氯四甲基二硅氧烷气相沉积，游离氯硅烷分子在水分子存在的情况下进行水解，产生硅醇端基并释放氯化氢（HCl），硅醇端硅氧烷分子进行缩聚反应在纸张表面形成了高度可移动的PDMS链，与从溶液中接枝的聚合物刷相比，这种方法避免了纸张的物理变形。
表6展示了多种无氟抗油污的聚合物刷“类液体”表面。相较于单层膜，聚合物刷涂层具有更大的厚度。即使在表面严重磨损之后，新释放的液态聚合物链能够补充磨损区域，从而长期维持其抗污性能。
3.3.3 复合涂层“类液体”表面
通过引入其他成分到液体状低聚物/聚合物涂层中，可以形成复合涂层，使其表面保持“类液体”特性，同时还提供卓越的物理化学性能。复合涂层主要可分为3类形式：PDMS复合涂层、溶胶-凝胶杂化涂层和纳米级粗糙“类液体”涂层。
（1）PDMS复合涂层。
在笼型倍半硅氧烷（GPOSS）/笼形聚硅氧烷（POSS）、聚氨酯（PU）、聚乙烯亚胺（PEI）、环氧树脂（EP）及其他树脂涂料中添加PDMS成分，通过设计或合成特定的添加剂/前驱体，使其在涂层形成过程中自发组装或接枝 PDMS，从而有效降低表面能，提高涂层牢度，并保留一定的液体流动性，从而提升涂层的整体性能。
①PDMS-POSS类复合涂层：Zhang等
[58]通过将GPOSS和PDMS-NH
2反应得到GPOSS-
g- PDMS，将GPOSS-
g-PDMS掺入GPOSS基涂层中，再通过溶剂蒸发与光解过程，制备了一种具有高透明、高柔韧且高耐磨性能的抗油污涂层，各种有机溶剂在涂层表面易滑动，且墨水和油漆容易收缩。Zheng等
[45]采用一步法制备半互穿缠结网络的设计，通过POSS与苯乙烯-丁二烯共聚物（SBS）的硫醇-烯点击反应（
图13），快速制造出涂层，POSS和—OH封端的PDMS（柔性大分子刷）降低了基材的表面能，新颖的结构设计避免了复杂的接枝过程，涂层展现出色的液体滑动性能、强界面结合、弯曲性和机械稳定性，多种油和有机液体可自由滑动，不留痕迹。
②PDMS-PU类复合涂层：Shiraki
[59]将氢化聚法呢烯（HHPF）与4,4
'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）在二辛基锡二月桂酸酯（DOTDL）催化下加热反应，生成PU链。将制得的新型PU涂覆在硅片上后，十六烷的接触角达到68°，表现出一定的防油效果。为进一步提升疏油性能，可将PU涂层与PDMS等材料混合使用。在制备 PDMS-PU 复合涂层时，为了消除 PDMS 与 PU 基体的相分离问题，可以通过引入助剂或优化反应条件，减少或消除相分离，从而获得均匀且稳定的复合涂层。Khan等
[60]将NH
2-PDMS处理在半交联PU涂层上，NH
2-PDMS会从顶部渗入PU基体中，NH
2-PDMS的—NH
2基团与部分交联PU的异氰酸酯基团 （—NCO）反应，共价结合，解决了PU中PDMS的相分离问题，制备出拒油/墨涂层。Ye等
[61]在纸张上制备了由PU底层（第一层）和PDMS顶层（第二层）组成的复合涂层，经过4个月室外保存后，该涂层仍然保持耐油性。Rabnawaz等
[62]用多元醇（苯乙烯/甲基丙烯酸酯低聚物）接枝端基为酰氯 （—COCl）的PDMS，再加入HDIT，多元醇和HDIT反应可以产生PU，通过消除PDMS和PU基体的大相分离，开发出无氟透明防涂抹PU涂料，经过广泛磨损，仍能保持其抗油污性能。Hu等
[63]将多元醇、多元醇接枝PDMS共聚物和HDIT混合，加入游离硅油或硅油混合物，浇筑玻片，成功制备了一种具有优良抗油污性能的PU基涂层。如
图14所示，Huang等
[64]将封闭的聚异氰酸酯和接枝共聚物polyol-
g-PDMS（由水分散多元醇主链和PDMS侧链组成）共分散在含有二丙二醇单甲醚的水中，浇铸在基材上使溶剂蒸发，然后热固化，制备了溶剂型PU涂层。在涂层形成和固化过程中，由于液态PDMS与多元醇主链共价结合，PDMS与涂层基体不相容，导致PDMS无法进行大相分离，发生微相分离，形成分散在基体各处的球形相（直径<30 nm）。通过十六烷液滴使接枝的PDMS链膨胀，表面的PDMS链会被拉伸成溶剂液滴，在空气中离开纳米池并覆盖涂层的表面以降低表面能量。由于PDMS的表面富集作用，涂层表面由固态变为液态，表面张力高于23 mN/m的测试液体很容易、干净地从表面滑落，此外，记号墨水和油漆会在涂层上收缩，易于去除。
③PDMS-PEI类复合涂层：Hu等
[65]使用PEI接枝PDMS，再加入双酚A二甘油酯醚（DGEBA）和硬化剂（包括Jeffamine固化剂、三乙醇胺和哌嗪）涂层体系，PDMS与涂层体系不相容，但PEI可溶于其中。通过PEI与DGEBA的反应，形成具有多个垂接环氧化物环的聚合物，环氧化物环与硬化剂反应，PEI会均匀分布，同时拖动侧PDMS链，不相容的PDMS会形成纳米畴（具有纳米结构的晶体），均匀分布在交联环氧树脂基体中，由于PDMS的低表面张力和高迁移率，在靠近空气界面处富集了更多PDMS链。PEI接枝PDMS解决了PDMS与其他组分之间的大相分离问题，涂料具有抗油污性能和油墨收缩能力。
④PDMS-EP类复合涂层：为了抑制PDMS与EP基体的相分离，Khan等
[66]未直接将PDMS-NCO加入EP涂层，而是先通过Jeffammine- D230和双酚A二缩水甘油醚BADGE制备EP涂层，在部分交联的EP涂层基础上，再添加PDMS-NCO，—NCO与Jeffamine D-230的氨基发生反应，在高温下进行固化以实现剩余Jeffammine-D230和BADGE的完全固化，最终成功制备出具有优异牢度的抗油污环氧树脂涂层，十六烷能以较低的α在表面轻易滑动，PDMS-EP复合涂层如
图15所示。
⑤PDMS-其他树脂类复合涂层：Wu等
[67]使用甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸（AA）的混合液作为预乳液，甲基丙烯酸2-羟丙酯（HPMA）参与聚合的颗粒生长阶段，利用乳液聚合的方式制备涂料前驱体，即表面带有密集堆积的可交联—OH的颗粒（PPH），高醚化三聚氰胺甲醛树脂（HEMF）通过交联反应连接了PPH和带有PDMS及—OH亲水侧链的硅表面活性剂（SSH），最终形成了由聚合物颗粒、有机硅表面活性剂和三聚氰胺甲醛树脂组成的全水性聚合物交联体系，表现出优异的抗原油黏附性能。
PDMS和树脂/聚合物组成的复合涂层体系的相关研究如
表7所示。
（2）溶胶-凝胶杂化涂层。
溶胶是一种具有液体特征的胶体体系，由微小颗粒或分子分散在溶剂中形成，其粒径为1~1000 nm，具有流动性，无固定形状。溶胶-凝胶法是利用富含高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液相环境中将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合反应，从而在溶液中形成稳定透明的溶胶体系，通过陈化过程，溶胶内部的胶粒缓慢聚集并形成三维网络结构的凝胶，可用于制备透明且性能优异的涂层材料。
Masheder等
[68]将硬脂酸（SA）与四丙氧锆（ZTP）简单结合，制备了氧化锆基无机-有机杂化膜，硬脂酸分子结构（包括线性硬脂酸LSA和支链硬脂酸BSA）会对杂化薄膜表面物理和化学特性产生影响。由于BSA具有较好的热稳定性，在200 ℃高温固化下，Zr：BSA杂化膜呈现完全交联的Zr-O-Zr网络结构，相比以LSA制备的杂化膜而言，其表现出更优异的硬度，正十六烷液滴容易滑动。Urata等
[69]通过简单地进行甲基三乙氧基硅烷溶胶-凝胶反应成功制备了聚甲基硅氧烷薄膜，在约350 ℃高温下具有优异的耐高温、耐用和温度依赖的抗油污性能。Urata等
[70]使用含有十二烷基三乙氧基硅烷（DTES）和四甲基氧基硅烷（TMOS）的溶胶-凝胶溶液制备了杂化涂层表面，由于TMOS作为分子间隔剂和溶剂效应，增强了表面烷基链的迁移性，有机液体在表面易于滑动。在此基础上，Urata等
[71]开发了一系列基于烷基硅烷溶胶凝胶杂化涂层，并指出烷基链长度对液体滑动性能的影响，如
图16所示，当烷基链长
n=3~10时，低表面能烷烃液体可以在
α<5º下滑动。
Urata等
[72]还采用含有癸基硅基的溶胶-凝胶衍生的杂化膜作为模型表面，研究了有机液体在光滑的烷基端溶胶凝胶杂化涂层表面上移动的原因。当液滴处于化学界面时，可以自发地从低表面能区域移动到高表面能区域。与介电常数较高的液滴相比，当低介电常数测试液体与杂化膜表面接触时，—CH
3基团优先暴露在固-液界面上，固-液界面处的表面能比固-气界面处的表面能低，测试液滴可以以较小
α在表面上平滑流动。如
图17所示，测试液体的极性可诱导烷基链在液-固界面处重新取向，以达到最稳定构象状态。
（3）纳米级粗糙“类液体”涂层。
在传统的超疏液表面上，液滴只有在 Cassie 状态下才能保持流动性，一旦转变为Wenzel状态，其流动性便失效（
图18（1））。因此，在大多数情况下，“类液体”无氟疏油表面更适用于相对光滑的基材功能整理。然而，通过设计纳米级粗糙结构，粗糙表面也能展现“类液体”疏油性能。Fan等
[73]报告了通过结合特定表面纹理和液体表面化学，在微柱阵列上涂覆“类液体”聚合物聚氟醚（PFPE）涂层，实现了在Cassie和Wenzel状态下均具双重迁移能力的固体超驱避表面（
图18（1））。如
图18（2~3）所示，通过调节柱径D、柱高H和柱心距L，接枝的PFPE链一端共价连接于基底，其余部分可自由旋转和移动，形成纳米厚的“类液体”层，显著降低界面黏附力。尽管此研究使用氟化合物，其理论模型对设计无氟“类液体”涂层也具有参考意义。如
图18（4）所示，模型将液滴在滑动方向上的接触线分为前后两侧，分别计算其黏附力，以解释不同表面上的移动差异。总体侧向附着力为前后黏附力之和：
FLa=
FLaFront+
FLaRear。如
图18（5）所示，黏附力主要来自接触线的投影部分（纹理顶部和底部）以及柱侧壁部分。前侧接触线由于接触角较大阻碍液滴移动，
FLaFront=
Dc(-
γcos
θa + 2
γH/
L)，其中
Dc为液滴接触直径，
γ为液体表面张力，
θa为固有的推进接触角。后侧接触线的黏附力可为负值，尤其在“类液体”涂层表面，更有助于液滴滑动，
FLaRear =
Dc(
γcosθ
r + 2
γsin
θrH/
L)，其中𝜃
r为固有的后退接触角。“类液体”涂层增加了液滴的后退接触角，使后侧黏附力减少甚至负向，促进流动性。通过前后黏附力的分解，分析了Wenzel态液滴在液态涂层表面上的高流动性，为优化表面纹理和化学特性提供了理论指导。
目前，研究人员已开发出无氟抗油污的纳米级粗糙“类液体”涂层。Hegner等
[74]采用PDMS作为“类液体”材料，结合双尺度微纳米结构设计，通过液体火焰喷涂、喷涂和石蜡烟灰沉积3种方法制备了一系列SiO
2颗粒基表面，从而实现疏油特性，成功制备出可排斥表面张力低至31 mN/m液体的表面。Singh等
[75]使用APTES对玻片进行氨基功能化处理，通过共价酰胺键逐层生长锆基金属有机框架（Zr-MOFs），再利用MOF连接物中—OH与烷基硅烷反应进行功能化处理，如
图19所示，得到具有纳米纹理层次结构的无氟抗油污MOF薄膜。纳米级粗糙“类液体”涂层（
表9）结合了粗糙结构和“类液体”表面的优势，可以实现优异的抗油污性能。
在“类液体”表面上，各种极性或非极性液体展现出优异的滑动特性，已成为无氟抗油污表面制备中的重要策略。然而，使用寿命限制了其广泛应用。通过在液态低聚物/聚合物涂层中引入其他成分，可以形成复合涂层，在保持“类液体”特性的同时提高其牢度，从而延长使用寿命。
4 无氟抗油污表面应用
无氟抗油污表面可以做到拒油防污、防潮抗湿、抗腐蚀、防涂鸦、抗指纹、防黏附、挡风防冰等多种功能，能广泛应用于织物清洁，指纹处理，食品防腐，生物医疗分析，室内清洁，传感器件的抗老化，信息传递，液体输送及油水分离等多个领域。
①织物清洁：在纺织材料后整理中应用拒油防污技术，可减少人力和物力损耗。此外，无氟环保纺织品对人类身心健康有益，可以为穿着者提供更舒适便利的体验。Shabanian等
[19]制备的无氟整理剂，处理后用于夹克织物表面，能有效抵御各种液体污渍，具有绿色环保特性。Cheng等
[17]开发的5级防油织物能满足日常生产生活需求。预计无氟抗油污纺织品将广泛应用于日常穿着、医院防护服、军队作战服、宇航服、潜水服及勘察服等领域。
②指纹处理：将无氟抗油污涂料应用于窗户、护目镜、挡风玻璃及建筑外表面，能有效降噪、防止指纹、污染、尘埃、雾气和冰冻，具备出色的自洁功能，易于清洗。Xu等
[39]开发的水凝胶在液氮中完全浸泡1 min后仍对菜籽油表现出拒油性，涂敷在管道上可以减少阻力，涂敷在眼镜和护目镜上可用于防污防雾。如
图20（1~4）所示，相比未处理的玻璃，指纹等印迹在Masheder等
[68]开发的Zr：BSA杂化表面上印迹较浅，易于清理。
③食品防腐：将无氟抗油污涂料应用于食品包装袋和保鲜膜上，能隔绝外界液体，从而显著减缓食品腐烂速度，涂料具备绿色环保特性，不会对人体造成伤害。如
图20（5）所示，Zhao等
[57]开发的无氟抗油污涂料在纸基表面形成屏障效果，可以阻止各种液体渗透，将其应用于食品包装及运输领域，可延长食品储存时间。
④生物医疗分析：Liu等
[44]研究PDMS“类液体”表面，发现由于其较低的Δ
θ，沉积在表面上的有机前驱体液滴会在蒸发过程中收缩，从而使得液滴轮廓平滑变小，实现了有机液体高密度点状分布。同时，前驱体中溶质浓度也相应增加，导致冷凝-富集过程，在初始浓度较低的前驱体上形成了高密度、高分辨率固定荧光分子的表面图案（
图20（6）），可用于扩大表面功能化分析和生物医学应用。
⑤室内清洁：在室内易脏污区域使用无氟抗油污涂料可显著降低清洁所需人力消耗，提供舒适居家体验。如
图21所示，Wang等
[48]开发的LESS无氟抗污涂料，处理在厕所马桶上，对粪便等的清洁效果优于当前市场上先进的商用涂料。
⑥传感器件的抗老化：经过无氟抗油污技术的零部件能够显著减少污渍附着，降低器件老化速度，并具备防潮抗湿、抗腐蚀等特性。该技术可广泛应用于户外器件以及芯片、光学元件、发动机/泵、生物芯片和微反应器系统等领域。如
图22所示，Rabnawaz等
[62]开发的无氟抗油污涂料能用于各类基材，涂覆在手机表面，不仅保持高光学透明度，同时还呈现出优异的抗污性能，有效延缓老化过程。
⑦信息传递：将抗油污涂料应用于书籍上，可有效防止涂鸦，并阻止各种水性和油性笔墨的污染。此外，与油墨混合使用的抗油污涂料可以实现重复擦除和重印的功能，类似于“隐形墨水”。如
图23所示，He等
[30]将加载热致变色油墨的涂料运用于书写，通过调节温度可以使字母多次重复出现与消失，图案也易于擦除，涂料不仅适用于日常书写，还可应用于密报及其他信息传输。
⑧液体输送：将抗油污技术应用于管道，能够有效控制流体流动并实现分类处理功能。该技术不仅适用于生活中的水输送，还可广泛应用于石油工业，从而显著节约人力和物力资源。如
图24（1~3）所示，Wu等
[67]制备的无氟抗油污涂层具有出色的物理和化学稳定性，可以使多种基材排斥原油、抵御原油黏附，在工业上具有良好的可操作性，因此适合应用于经常暴露在原油环境下的设备或液体输送管道。
⑨油水分离：如
图24（4~6）所示，Xu等
[39]开发的亲水拒油二元聚合物盐水凝胶涂层在水环境中展现了油的自清洁和油水分离的能力，经过多次循环后仍能保持高效的分离效果，具备实际应用价值。
表10总结了多个无氟抗油污表面的应用，无氟抗油污新型材料的开发必然会带来生活质量的提升，并促进各行业的发展。
5 结论与展望
本文基于润湿理论对无氟抗油污材料表面的机理进行了分析，进一步探讨了无氟抗油污表面的构筑方法，全面概述了该领域的研究进展，并对其实际应用方向进行了综合总结与展望。
（1）目前，无氟抗油污表面仍是润湿性领域研究的重点。相比含氟整理剂，无氟整理剂具有不易在生物体内沉积、容易降解且对人体无害等优势，是更加安全环保的选择。
（2）开发新颖的无氟整理技术已成为当今拒油整理的研究热点与难点。可通过协同使用低表面能物质和微纳米多尺度结构，或利用液体和“类液体”表面来实现。
（3）通过设计多尺度微纳米粗糙结构以增强无氟抗油污固体表面的疏油性，是未来抗油污固体表面技术的重要发展方向。
（4）目前开发的无氟抗油污表面多为液体和“类液体”表面，其显著特性在于油类液体在表面上易滑动。从实际应用角度来看，尽管基材对低表面能液体表现出良好的抗污性能，但随着使用时间的延长，润滑层会逐渐消耗减少。如何有效减缓润滑层的流失并延长液体和“类液体”表面的使用寿命，是该领域关注的重点，目前多通过添加其他成分形成复合涂层来提高其牢度。
（5）由于液态薄膜覆盖层对基材的要求较高，大多数“类液体”涂层适用于光滑平坦的基材。但通过特殊结构设计，粗糙表面也可实现“类液体”特性。
（6）在纺织品领域，如何通过无氟功能整理进一步提升纺织品的抗油污性能，并在极端环境下保持或修复其抗油污能力，仍是有待解决的问题，这也将成为未来无氟抗油污整理研究的重点关注方向。
综上所述，近年来随着环保需求的不断增长，研究人员致力于开发无氟抗油污表面，相关制备技术也逐渐成熟。然而，将无氟抗油污表面应用于化学工业生产和实际生活领域时，仍面临诸多不足和挑战，亟需进一步深入研究和探索。
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