تاریخچه سطوح آب‌گریز
سطوح خود تمیز شونده آب‌گریز اولین بار با کشف ریزساختار برگ نیلوفر آبی که بر خلاف ظاهر صافش، دارای سطحی زبر در مقیاس میکرو و نانو است، مورد توجه قرار گرفت. در این گیاه، آب به محض تماس با سطح به شکل قطرات کروی تجمع یافته و با لغزش از روی سطح ذرات آلودگی و خاک را با خود از روی سطح می‌زداید. بنابراین سطوح خود تمیز شونده آب‌گریز با ساز و کاری مشابه با برگ‌های نیلوفر آبی، علاوه بر دفع آب از روی سطح خود توانایی دفع آلودگی‌ها شامل ذرات جامد، مایعات آلی و آلودگی‌های زیستی را نیز دارند . شکل (1) : تصویر قطره آب بر روی برگ نیلوفر آبی، ذرات آلودگی روی قطره آب می‌چسبند و از سطح جدا می‌شوند :
تعریف سطوح آب‌گریز
یکی از عوامل تعیین کننده در میزان تر شوندگی (Wettability) یک سطح، زاویه تماسی مایع با آن است. زاویه تماس برای یک مایع (قطره)، در فصل مشترک فاز جامد و مایع، در محل تماس قطره مایع با سطح جامد تشکیل می‌شود. هرچه زاویه تماس به صفر نزدیک‌تر باشد تر شوندگی بیشتر و با افزایش زاویه تماس میزان تر شوندگی سطح کاهش می‌یابد . شکل (2) : زاویه تماس یک قطره با سطح آب‌گریز: برای زاویه بزرگ‌تر از 90 درجه سطح آب‌گریز و برای زاویه تماس بیشتر از 150 درجه، سطح فوق آب‌گریز نامیده می‌شود :
روش‌های دستیابی به سطوح آب‌گریز
زمانی که یک سطح دارای بافت زبری در مقیاس نانومتری باشد، فصل مشترک بین هوا و آب در یک قطره که بر روی سطح قرار گرفته است، افزایش یافته و نیروی موئینگی بین قطره و سطح شدیداً کم می‌شود. بنابراین، قطره آب شکل کروی به خود می‌گیرد و امکان ایستایی ذرات آب روی سطح را از بین می‌رود (شکل 3) : شمایی از سطح با پوشش آب‌گریز: به دلیل بافت زبر نانومتری آب نمی‌تواند بر روی سطح نفوذ کند :
به طور کلی برای دستیابی به خاصیت آب‌گریزی در یک سطح، می‌توان از رنگ‌ها و پوشش‌های آب‌گریز استفاده کرد. در استفاده از رنگ‌ها و پوشش‌ها، شرایط یکسانی برای دستیابی به آب‌گریزی سطح وجود دارد. ساختار شیمیایی آب‌گریز و زبری سطح دو فاکتور مهم در استفاده از این پوشش‌ها و رنگ‌ها هستند، که در زیر به توضیح مختصری پرداخته شده است:
انرژی سطحی پایین (ساختار شیمیایی آب‌گریز) :
برای دستیابی به آب‌گریزی سطحی، لازم است که يك سطح آب‌گریز با کشش سطحي بسیار پایین همراه با میکرو ساختارهاي مناسب ایجاد شود. در این روش با تغییر در مورفولوژی سطوحی با انرژی سطحی پایین و ایجاد زبری مناسب، می‌توان سطح آب‌گریزی ایجاد کرد.
زبری سطح :
ایجاد زاویه تماس بیشتر از 120 درجه بر روی یک سطح صاف فقط با اتکا به ساختار شیمیایی آب‌گریز آن سطح، بدون هیچ بافتی در ابعاد نانو یا میکرو، تقریباً ناممکن است. بنابراین، زبری سطح عاملی مهم در پوشش‌های آب‌گریز است. در این روش پوشش‌های نازکی از مواد با انرژی سطحی پایین به روش‌های مختلف بر روی سطوحی که زبر هستند، ایجاد می‌شود.