超疏水材料是指材料表面与水的接触角大于150°的材料。超疏水材料的特性最早是在荷叶表面发现的，水滴可以在荷叶表面自由滚动，超疏水表面赋予了荷叶自清洁功能，从而达到“出淤泥而不染”的效果。目前，通过对超疏水表面的结构研究发现其表面都具有微纳米复合结构以及低表面能的物质，两者的协同效应导致材料表现出优异的疏水性。随着研究的不断深入，超疏水表面在建筑防水中的应用也越来越受到人们的关注。

超疏水表面的理论基础

润湿性是材料表面的一项重要特性，通常用接触角来描述。当水与材料表面接触角小于90°时，材料表面亲水；当水与材料表面接触角大于90°时，材料表面疏水；当接触角大于150°时，材料表面为超疏水表面。

早在1805年，T•Young就提出了理想、光滑、惰性表面的Young方程：

cosθe=（γSG-γSL）/γLG

其中，γSG、γSL和γLG分别为固气、固液和液气界面间的表面张力，θe为固体表面的本征接触角。可以看出，固体表面的润湿性受三相界面的共同影响。

然而，实际应用的材料表面并不能够达到Young方程所要求的理想状态，总会存在粗糙结构。因此，必须考虑表面粗糙结构对于润湿性的影响。

Wenzel引入了表面粗糙度概念，假定液体填满微结构表面的凹槽，则粗糙表面的表观接触角θ与光滑表面的本征接触角θe之间有如下关系：

cosθ=r•（γSG-γSL）/γLG=r•cosθe

定义r为材料表面的粗糙度因子，为实际接触面积与表观接触面积之比，r≥1。对于疏水表面，90°＜θe＜180°，cosθe＜0。因此， cosθ＜cosθe，即θe＜θ。对于亲水表面，0°＜θe＜90°，cosθe＞0。因此cosθ＞cosθe，即θe＞θ。可以看出增加材料表面粗糙度，可以使得亲水表面更加亲水，疏水表面更加疏水。

Cassie和Baxter研究认为液体与固体表面的接触是一种复合接触，疏水表面的液滴不能填满粗糙表面的凹槽，存在空气垫。因此存在如下关系式：

cosθ=fs（1+cosθe）-1

其中，fs为复合接触中固液接触面积所占的比例。可以看出，对于粗糙的固体表面，空气垫部分所占的比例越大，固液接触面积越小，材料的疏水性越高。对于高度粗糙的固体表面，fs→0，cosθ→-1，θ→180°。