图10 飞秒激光烧蚀Ti表面的微观结构和水下超疏水性。
镍是一种重要的铁磁性金属，广泛应用于电子器件、化学催化剂、镍电池等。Li等人通过蔗糖溶液辅助飞秒激光辐照在镍表面制备了自组织分级微骨。在蔗糖溶液中用飞秒激光（激光脉冲=190µJ）烧蚀镍片后，镍片变为灰色（图11a）。激光烧蚀区域的特征是底部半径为3µm的均匀分层锥体（图11b）。每个微骨的表面都完全被尺寸仅为10-30nm的纳米绒毛结构覆盖。X射线衍射（XRD）测量还表明，飞秒激光烧蚀后镍样品的化学性质没有改变（图11c）。镍是一种固有亲水材料，固有WCA为58.26 。在通过激光烧蚀形成粗糙的微骨结构后，它变得超亲水。只要与样品表面接触，水滴就会迅速扩散，导致WCA小于5 （图11a）。这是因为飞秒激光诱导的粗糙度增强了空气中的亲水性。除超亲水性外，所得表面在空气中也表现出超亲水性。油滴可以比水扩散得快得多，因为油的表面张力小于水的表面张力。水下超亲油性和超低油粘附性归因于油滴与飞秒激光诱导的微骨结构之间形成水下Cassie润湿状态。与蔗糖溶液中激光烧蚀的情况相比，如果在乙醇介质中用飞秒激光烧蚀镍样品，所得表面微观结构为自组织三维多孔镍微/纳米笼（图11e）。结构化镍表面显示黑色（图11d）。其表面润湿性与在蔗糖中烧蚀的样品非常不同，因为在飞秒激光烧蚀期间，除了形成粗糙的微观结构之外，镍也被氧化（图11f）。这种表面在空气中表现出疏水性，在水中表现出超亲性（图11d）。
图11 飞秒激光烧蚀镍表面的润湿性、微观结构和化学变化。
3.1.4聚合物
由于其固有的疏水性，大多数聚合物材料被认为不适合获得水下超疏水性。聚合物材料因其价格低、柔韧性好、热稳定性好、热塑性好、生物相容性好、无毒等优点，在日常生活中得到广泛应用。与其他类型的基底材料相比，在水介质中赋予聚合物表面抗油性能仍然是一件困难的事情。最近，Yong等人通过飞秒激光烧蚀和进一步的氧等离子体处理，成功地在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面实现了水下超疏水性。图12a，b显示了飞秒激光烧蚀PDMS表面的微观结构。表面被珊瑚状微结构完全覆盖，微结构大小为几微米。微型珊瑚表面有丰富的纳米级突起。这种微/纳米级分级粗糙结构将平坦PDMS表面的疏水性放大到结构化粗糙表面的超疏水性。对于粗糙PDMS表面上的小水滴，测得的CA为155.5 1.5 （图12c），SA为2 。因此，激光烧蚀后的PDMS表面显示出超疏水性和对水滴的超低粘附性。根据Cassie润湿模型，粗糙的超疏水PDMS样品浸入水中后，表面微结构与周围水之间将形成一层截留空气层。当油滴放置在水介质中粗糙的PDMS表面上时，油将进入捕获的空气层，并在毛细作用和压力下沿该气隙扩散，导致6.5 1.5 的非常小的OCA（图12d）。因此，原始飞秒激光诱导的粗糙PDMS表面在水中是超亲氧的。
图12 飞秒激光和氧等离子体处理的PDMS表面的水下超疏水性。
为了将飞秒激光烧蚀的PDMS表面从超疏水性转变为超亲水性，以及从水下超亲油性转变为水下超疏水性，粗糙的PDMS样品只需要用氧等离子体短时间照射即可。短时间氧等离子体辐照是激活PDMS基底的最常用方法，它可以引入大量的自由基硅醇基团，如图12h所示。等离子体处理的粗糙表面在水中表现出超亲油性和极大的拒油能力，而不是原始激光烧蚀的PDMS表面的超亲油性。水下油滴可在等离子体处理的粗糙PDMS表面上保持近似球形，OCA为158 2 （图12f）。此外，合成的水下超亲油表面也显示出极低的油粘附力，因为当基材倾斜3 时，油滴可以自由滚动（图12g）。
