全球对能源消耗、环境污染以及可持续发展的日益关注，推动了学术界对先进表面工程解决方案的深入研究，并促进了相关技术的开发与创新。当前，超浸润材料技术的发展主要围绕三种关键微观结构设计：赋予超疏水性的微/纳米分层结构、实现超疏油性的凹角特征结构，以及达到超全疏性的双重凹角结构设计。这些结构设计策略已成功应用于新型环保材料的开发。近期研究表明，环境友好型表面材料取得了显著进展，这些技术进步通过减少资源消耗、提升能源效率和降低化学污染等多重途径，为环境可持续发展提供了有力支持。然而，该领域仍面临诸多挑战，例如长期耐久性不足、成本效益化难度较大，以及对环境影响的理解尚不全面等问题。因此，在开发下一代超浸润材料过程时，重点关注性能优化与环境考量之间的平衡具有重要意义。

图 9. 多功能海洋防护表面（II）：（a）用于泰勒-库埃（Taylor-Couette）系统的超疏水表面；（b）聚氨酯（PU）与多尺度颗粒水下自修复超疏水涂层；（c）金字塔形超疏水表面；（d）防冰和减阻应用的纳米复合材料（NMAD）表面。

  超浸润纳米材料以其独特的极端润湿特性，成为了材料科学、表面工程和环境技术交叉领域中一个快速发展的研究热点，并在节能纺织品、智能窗户及海洋防护涂层等领域展现出广阔的应用前景。例如，无氟超疏水和超双疏织物的开发显著降低了洗涤与维护过程中的水耗与能耗，同时赋予材料自清洁、油水分离等多功能特性，延长了使用寿命并减少了资源浪费；具有可切换润湿性的智能窗户能够动态调节光线与热量透过率，优化建筑能效，降低空调与供暖系统的能源需求，为绿色建筑提供了创新解决方案；而超浸润表面在船舶和海洋设备上的应用则有效减少了阻力与生物污损，从而降低燃料消耗和化学防腐剂的使用，减轻了对海洋生态系统的负面影响。这些应用通过资源节约、能效提升与污染控制等多重途径，为环境可持续发展提供了重要支持。然而，该领域仍面临显著的可持续性挑战。尽管当前研究聚焦于提升超浸润表面的机械、化学与热耐久性，但其环境影响往往被忽视，尤其是耐久性液体排斥材料的分解和回收问题尚未得到有效解决，其废弃物可能在大规模工业化生产中引发环境风险。

  基于此，本文在对现状的分析与环境可持续性考量下，提出了未来研究的重点方向：

  1.设计智能制造工艺：在制造耐久性超浸润表面时，可引入“阿喀琉斯之踵”（Achilles heel）设计理念，以实现材料的可控回收。例如，通过将疏水纳米颗粒整合到可被酸分解的聚六氢三嗪（PHT）中，开发耐用的超疏水复合材料。该复合材料在疏水纳米颗粒的保护下即使暴露于酸时仍能具有优异的化学稳定性，而通过乙醇预润湿与酸处理，可实现材料的高效回收。

  2.优化制造工艺：推广新型超浸润表面制造工艺，以最大限度地降低能源消耗、二氧化碳及挥发性有机化合物（VOC）的排放。结合人工智能技术与生命周期评估方法，可进一步优化工艺的环境效益。

  3.开发更安全的化学替代品：目前，全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其优异的液体排斥性而被广泛用于纺织、地毯和涂料行业，但其高毒性对生态环境与人类健康构成严重威胁，如致癌、免疫系统破坏及生殖问题等。因此，建议采用C-H化合物替代C-F化合物以降低表面能。尽管C-H化合物的疏水性通常低于C-F化合物，但通过开发新型表面微/纳米结构设计方法，有望在空气介导的液体排斥表面制造中实现高效应用。

  原文链接：

  Meng, S., Lu, Y. Superwettable Nanomaterials: Fabrication, Application, and Environmental Impact. ACS nano. 2025. 

  https://doi.org/10.1021/acsnano.4c17420