近年来玻璃、塑料等透明材料成为人们在日常生活、工作和生产中不可缺少的材料，但这些材料在使用过程中经常产生结雾现象给人们的工作和生活等带来很多不便。因此透明材料的防雾研究具有很重要的意义。^[1]

通常，有以下4种方法可以达到防雾效果：方法1、使物体表面温度高于水的露点从而使水蒸气不凝结；方法2、使物体表面吸水化；方法3、使物体表面亲水化；方法4、使物体表面疏水化。其中，方法3因为其使用方便，且综合性能好，得到了广范围的应用。^[1]硅基超亲水透明薄膜就是其中的一种，它覆盖在玻璃、塑料的透明材料的表面，雾汽、水珠接触表面后会被拉平成透明的水膜，消除细小雾球对视线的阻隔，^[2]使它在不影响材料使用的同时，起到防雾的效果。

与超疏水研究相比超亲水表面的研究报道较少，但是超亲水表面有其独特的优点，如透明性，抗雾性，透气性良好，可耐热、耐寒^[3]和快速干燥等。另外，超亲水表面在热传递^[4-6]，生物分子固定^[7-8]以及减阻^[9]等方面也表现出潜在的应用。

一、成膜机理

硅基超亲水薄膜的制备方法有许多，但是其主要原理大致相同。例如，聚硅氧烷成膜的表面化学基础及成膜性的SEM观察。聚有机硅氧烷分子间作用力小，固有表面张力低，在纤维表面铺展时，内聚功2δ_f小于它在纤维表面的粘附功ξ_gf，展布压P为一正值，因此聚硅氧烷在纤维表面铺展有其直接的推动力:P=ξ_gf-2δ_fgt;0而从表面张力、表面能观点看，聚硅氧烷表面张力小，表面能低(可达到20dyn/cm²) ^[10]；纤维的表面张力大、表面能高，如聚酯纤维的表面张力已达43dyn/cm^2[11]，棉纤维表面张力更大。聚硅氧烷覆盖在纤维表面后能显著降低纤维表面自由能，使体系稳定，所以这是一个自发过程。^[12]

二、超亲水表面制备原理

制备超亲水表面主要有两种途径：一是光引发超亲水(photo-induced superhydrophilic，PIH)，如TiO₂、ZnO、SnO₂、WO₃、 V₂O₅等^[13-14]受紫外光或可见光辐照后即可由疏水转变为超亲水；二是在亲水材料表面构建粗糙结构。Wenzel等^[15]研究了表面粗糙度对表面表观接触角的影响，提出cosθ_a=rcosθ，其中，θ_a为表观接触角，θ为本征接触角，r为表面粗糙度，即实际表面面积和几何投影面积之比(r≥1)，r和θ分别代表了表面粗糙度和表面化学组成对浸润性的影响。Wenzel模型表明粗糙结构对浸润性有增强作用，当θgt;90#176;，θ_a随着粗糙度的增加而增大，表面变得更加疏水；当θlt; 90#176;，θ_a随着粗糙度的增加而降低，表面更加亲水。此外，也可将上述两种途径结合，如赋予TiO₂和ZnO表面粗糙结构来制备超亲水表面^[16-19]。

现在的技术，偏振光照能提高偶氮苯侧链聚硅氧烷膜表面。图1^[20]中(a)、(b)分别为聚合物膜在光照前后的水在其表而的浸润形态。通过聚合物膜接触角的大小可以判定聚合物的亲疏水性。当接触角大于90#176;时为疏水，当接触角小于90#176;时为亲水。根据其液滴的宽度和高度计算的聚合物膜在取向前接触角为94.5#176;，呈疏水特性^[21-22]；光致取向后，接触角为76. 5#176;，接触角明显减小，膜表现为亲水特性。根据接触角，采用Neumann表面能计算式计算得出聚合物膜在取向前和取向后的表面能分别为23. 72 mJ/m²和32. 63 mJ/m²(表1)^[20]，取向后膜的表面能增加。光致取向改变聚合物膜的表面能可以解释为：在光照前，聚合物膜处于多相畴液晶态，聚硅氧烷主链极性较弱，具有疏水特性；经激光照射后，偶氮苯基团发生面外垂直排列取向，膜最外表面的氰基含量增加，由于氰基具有吸电了特性，因此膜表面极性增大，表现出亲水特性，相应的膜表面能也随之提高。

（a） （b）