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液体对固体表面的润湿性研究一直是一个非常重要的课题,尤其是超疏水性。水滴在荷叶表面上呈现露珠状,当略微倾斜荷叶表面时,在重力的作用下荷叶上的水滴自然滚落;而玫瑰花表面上的露珠状水滴却呈现相反的状态,水滴牢牢粘附于其表面。受自然界这些润湿特性的启发,本课题以可生物降解的聚L-乳酸(PLLA)材料为基材,采用非溶剂辅助的微相分离技术制备了多尺度微/纳米结构的PLLA材料,其表现出粘附性可控的超疏水特性。通过对其结构表征、形貌观察和润湿性测试,分析了非溶剂诱导相分离(NIPS)的原理和机制,建立了PLLA-良溶剂-不良溶剂的三元相图,并对其在微液滴阵列转移、自清洁和油水分离等方面的应用进行了探究。具体内容总结如下:(1)超疏水PLLA膜的粘附力调控与其高通量同质表面微液滴阵列转移的应用研究。通过改变非溶剂在混合溶液体系中的含量可以制备出不同的PLLA微/纳米分级结构,利用NIPS法辅助以剥离工艺制备了粘附性可调控的超疏水表面,其静态接触角都大于150°,粘附力可以在62~144μN范围内连续调控,其滚动角也在24°~180°范围内产生相应变化,从而实现了无表面能材料修饰即可实现粘附力可控的超疏水表面,并成功地将其应用于1~10μL微液滴阵列(>7×7)的高效转移。(2)PLLA斥水性能的控制及其高效自清洁效应的应用研究。由于不同种类非溶剂的溶度参数(χ)和极性(δ)各不相同,而χ和δ决定了非溶剂与聚合物之间的相容性,在相分离过程中,PLLA相分离的程度和速率不同,进而影响表面微/纳米分级结构的形成。通过改变非溶剂的种类(醇类:正丁醇、异丁醇、正丙醇、异丙醇、乙醇、甲醇等),利用PLLA在溶剂-非溶剂体系中微相分离原理和特性,从而制备了具有“荷叶效应”的超疏水表面。通过对其表面进行自清洁实验表明,无论是水易溶性的污染物(盐颗粒)还是非水溶性的污染物(石墨颗粒),在其表面上都能被完全冲洗掉,从而达到了自清洁的效果。(3)可调控的PLLA簇晶结构的制备及其在油水分离材料中的应用研究。通过调控非溶剂(乙醇)加入到PLLA溶液中的含量和次序比例,可制备出不同的PLLA微观结构。非溶剂一次性加入时,PLLA片晶呈现出一维的纤维状结构;非溶剂分两次加入时,PLLA晶体呈现二维或三维的花瓣或微球的团簇状结构,其团簇形态与两次加入非溶剂的比例存在密切关系:当第一次加入的非溶剂较少、第二次加入较多时,团簇效果更加明显,反之,其团簇效果不明显。这种现象可能是由于在两次相分离过程中PLLA的α晶原位自组装沉积效应所致。所制备的PLLA海绵对水接触角高达158°,滚动角为4°,而对油的接触角为0°,油吸附量可达21倍,表现了优良的油水分离效果。本课题采用非溶剂辅助微相分离法制备的PLLA超疏水材料,不仅能避免因添加生物难降解的低表面能材料而产生的环境污染,而且具有制备过程简单、成本低廉等特性,且在现实生活中易实现大规模制备和生产。所制备的PLLA超疏水材料可被广泛应用于微流体、生物医学、智能仿生学和新能源等领域。此外,文中所提出的PLLA制备过程可以为多维材料的制备提供一种新的设计思路,将在新材料制备和结构创新等方面有着较大的应用前景。