فهرست مطالبعنوان صفحهفهرست مطالب.... هشتچکیده...... 1فصل اول: مقدمهفصل دوم: مروری بر منابع2-1 معرفی و تاریخچه...... 42-2 ترشوندگی سطوح جامد و اهمیت آن.... 52-3 پارامترهای آبگریزی..... 62-3-1 زاویه تماس ظاهری..... 62-3-2 پسماند زاویه تماس..... 72-3-3 زاویه لغزش...... 72-4 مدل‌های ترشوندگی...... 82-4-1 مدل یانگ...... 82-4-2 مدل ونزل........................................ 82-4-3 مدل کاسی باکستر................................. 92-4-4 حالت شبه پایدار کاسی........................... 102-4-5 انتقال بین حالت ونزل و کاسی.................... 102-5 سطوح فوق آبگریز مصنوعی............................. 102-6 روشهای تهیه سطوح فوق آبگریز مصنوعی................. 112-6-1 زبر کردن مواد دارای سطح انرژی کم............... 112-6-2 ایجاد زیرلایه زبر و اصلاح کردن آن با مواد با انرژی سطحی کم 122-7 رفتار خوردگی پوششهای فلزی فوقآبگریز................ 152-8 رسوبدهی الکتریکی نیکل.............................. 172-9 کاربرد پوششهای نیکل و آلیاژهای آن.................. 182-9-1 کاربردهای تزئینی.............................. 182-9-2 کاربردهای عاملی............................... 182-9-3 کاربردهای الکتروفورمینگ....................... 182-10 پوششدهی الکتریکی.................................. 192-11 محلولهای پوششدهی نیکل............................. 192-11-1 محلولهای واتز................................. 192-11-2 محلولهای سولفامات............................. 202-11-3 محلولهای کلرید................................ 202-11-4 محلولهای سولفاته.............................. 212-12 رسوب الکترولیتی فلز............................... 212-12-1 رسوبدهی الکتریکی با جریان مستقیم.............. 212-12-2 پوششدهی پالسی................................. 212-12-3 رسوبدهی فلز القا شده با لیزر.................. 21 2-13 مکانیسم رسوبدهی الکتریکی نیکل..................... 222-14 تاثیر پارامترهای الکتروشیمیایی بر خواص رسوبات الکتریکی 232-14-1 افزودنیهای حمامهای رسوبدهی الکتریکی........... 242-14-2 اثرات سطح زیرلایه.............................. 262-14-3 پارامترهای موثر دیگر روی مورفولوژی رسوبات الکتریکی 272-15 رفتار الکتروشیمی و خوردگی نیکل.................... 272-16 جمع بندی.......................................... 34فصل سوم: مواد و روشها3-1 زیرلایه مورد استفاده............................... 353-2 آمادهسازی سطح نمونه................................ 353-3 حمام پوششدهی....................................... 363-4 عملیات پوششدهی..................................... 363-5 مطالعات مورفولوژی.................................. 363-6 اندازهگیری ضخامت پوشش.............................. 373-7 بررسی توپوگرافی.................................... 373-8 مطالعات بافت پوششهای ایجاد شده..................... 373-9 اندازه گیری زاویه تماس پوششها با آب................ 373-10 مطالعات الکتروشیمیایی............................. 373-11 مطالعات خوردگی الکتروشیمیایی...................... 383-11-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک..................... 383-11-2 طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی................. 38فصل چهارم: بحث و تحلیل یافتهها4-1 اثرات الکتروشیمیایی آمونیوم کلرید بر مکانیسم رسوبدهی الکتریکی نیکل...................................................... 394-1-1 آزمون ولتامتری چرخهای.......................... 404-1-2 آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی........... 414-2 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوششها...... 434-3 اثر آمونیوم کلرید روی بافت نسبی پوششها............. 474-4 رفتار ترشوندگی پوششهای نیکل تهیه شده از حمام حاوی آمونیوم کلرید...................................................... 484-5 مقاومت به خوردگی پوششهای نیکل تهیه شده از حمامهای پوششدهی حاوی آمونیوم کلرید......................................... 504-5-1 پلاریزاسیون پتانسیودینامیک...................... 504-6 طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی...................... 524-7 عملکرد طولانی مدت پوششهای نیکل حاصل از حمام حاوی آمونیوم کلرید در محلول خورنده.......................................... 554-8 تأثیر غلظت آمونیوم کلرید روی مورفولوژی پوششهای نیکل604-9 رفتار ترشوندگی پوششهای نیکل تهیه شده از حمام حاوی اتیلندیآمونیوم دیکلرید............................................... 624-10 رفتار خوردگی پوشش نیکل رسوب داده شده از حمام پوششدهی حاوی اتیلندیآمونیوم دیکلرید..................................... 63فصل پنجم: نتیجهگیری و پیشنهادات5-1 نتیجهگیری.......................................... 675-2 پیشنهادات.......................................... 68 منابع و مراجع......................................... 69 فهرست شکلهاشکل صفحهفصل دومشکل 2‑1 تصاویر سطوح فوقآبگریز با ساختار سلسله مراتب..... 5شکل 2‑2 تصاویر SEMسطوح فوقآبگریز طبیعی با ساختار واحد.. 5شکل 2‑3 تصاویر لغزش قطره آب از سطح آبگریز نرمال واز سطح فوقآبگریز6شکل 2-4 زاویه تماس قطره آب با سطح...................... 7شکل 2‑5 شرح زاویه تماس پیشرونده و پسرو.................. 7شکل 2‑6 زاویه لغزش...................................... 7شکل 2‑7 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح صاف و همگن مطابق مدل یانگ 8شکل 2‑8 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح زبر مطابق مدل ونزل. 8شکل 2‑9 رفتار تر شوندگی مایع روی سطح زبر مطابق با مدل کاسی باکستر9شکل 2‑10 تصاویر سطوح PVC به دست آمده در محتوای مختلف اتانول در محلول PVC...................................................... 11شکل 2‑11فیلم نانومیلهTiO2و یک پاپیلا در بزرگنمایی بالا.... 12شکل 2‑12 تغییرات زاویه تماسی فیلم نیکل در مدت زمان نگهداری در شرایط محیطی................................................. 13شکل 2‑13 طیف XPS فیلم نیکل با ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانو14شکل 2‑14 تصاویر SEM پوشش چند لایه مس/ نیکل با مورفولوژی خیار دریایی با بزرگنماییهای مختلف.................................... 15شکل 2‑15 تصویر SEM پوشش نیکل با ساختار مخروط مانند با پله های مارپیچی...................................................... 15شکل 2‑16 منحنیهای نایکوئیست زیرلایه مسی، فیلم نیکل فوقآبدوست و فیلم نیکل فوقآبگریز در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید................ 16شکل 2‑17 منحنیهای باد پوشش نیکل فوقآبگریز در مدت زمانهای مختلف غوطهوری در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید.......................... 16شکل 2‑18 منحنیهای نایکوئیست زیرلایه منیزیمی و سطح فوقآبگریز اعمال شده روی آلیاژ منیزیم در مدت زمانهای مختلف غوطهوری در محلول 5% وزنی سدیم کلرید................................................. 17شکل 2‑19 طرح کلی پیل الکتروشیمی........................ 19شکل 2‑20 تصاویر SEM رسوبات نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف اتیلندیآمونیوم دیکلرید....................................... 27شکل 2‑21 تصاویر SEM فیلمهای نیکل پوششدهی الکتریکی شده در چگالی جریان ها وزمانهای مختلف........................................ 28شکل 2‑22 گراف بصری از قطره آب روی فیلم نیکل با ساختار نانو مخروطی مطابق شکل 2‑21............................................... 29شکل 2‑23 ارتباط بین زاویه تماس و زاویه لغزش با ارتفاع مخروطهای فیلم نیکل.................................................. 29شکل 2‑24 نمودارزاویه تماس نسبت به زمان الکترولیز در نیکل کلرید 74/. مولار و 08/0 مولار میرستیک اسید............................... 31شکل 2‑25 ارتباط بین زاویه تماس سطح کاتد و غلظت نیکل کلرید حمام پوششدهی...................................................... 31شکل 2‑26 تصاویر SEM سطح نیکل بعد از الکترولس............ 30شکل 2‑27 گراف بصری زاویه تماس قطره آب روی فیلمهای نیکل بر حسب مدت زمان الکترولس.............................................. 31شکل 2‑28 منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیکل با اندازه مختلف دانه در اسید سولفوریک 1....................................... 32شکل 2‑29 منحنیهای پلاریزاسیون نیکلهای تهیه شده از حمام پوششدهی با مقادیر مختلف یونهای ساماریم.................................. 33فصل چهارمشکل 4‑1 ولتاموگرامهای چرخهای به دست آمده از حمامهای پوششدهی نیکل 40شکل 4‑2 منحنیهای گالوانوستات رسوب نیکل در چگالی جریان A. dm-2 2 41 شکل 4‑3 منحنیهای نایکوئیست و مدار معادل الکتریکی رسوبدهی الکتریکی نیکل....................................................... 42شکل 4‑4 تصاویر SEM پوششهای نیکل تهیه شده از حمام با مقادیر مختلف آمونیوم کلرید طی رسوب تک مرحلهای و دو مرحلهای................. 44شکل 4‑5 ارتفاع و عرض میکرو مخروط های پوششهای نیکل به دست آمده از شکل 4‑4.................................................... 45شکل 4‑6 تصاویر سطح مقطع پوششهای نیکل تهیه شده در دو مرحله رسوبدهی الکتریکی.............................................. 46شکل 4‑7 الگوهای پراش اشعه ایکس از پوششهای نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید................................... 47شکل 4‑8ضرایب بافت نسبی پوششهای نیکل نسبت به میزان آمونیوم کلرید در حمام پوششدهی............................................... 48شکل 4‑9 زاویه تماس پوششهای نیکل تهیه شده با آب در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید......................................... 48شکل 4‑10 تصاویر میکروسکوپی کانفوکال و مقادیر زبری متوسط پوششهای نیکل تهیه شده از حمامهای پوششدهی با مقادیر مختلف آمونیوم کلرید 49شکل 4‑11 منحنیهای پلاریزاسیون پوشش C2 فوقآبدوست و فوقآبگریز در محلول 5/3% سدیم کلرید............................................ 51شکل 4‑12 منحنیهای نایکوئیست و باد- فاز پوششهای نیکل تهیه شده از حمام پوششدهی............................................... 53شکل 4‑13 مدار معادل الکتریکی سیستم مورد مطالعه......... 54شکل 4‑14طرحوارهای از فصل مشترک بین سطح فوقآبگریز و آب دریا 54شکل 4‑15 منحنیهای نایکوئیست و باد – فاز پوششهای نیکل فوقآبگریز تهیه شده از حمام پوششدهی در محلول 5/3% سدیم کلرید............... 56شکل 4‑16 مدارهای معادل الکتریکی پیشنهادی برای تفسیر فیلم رویین 57شکل 4‑17 تصاویر SEM پوششهای نیکل تهیه شده از حمام پوششدهی حاوی آمونیوم کلرید در مدت زمانهای مختلف غوطهوری در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید 60شکل 4‑18تصاویر SEM پوششهای نیکل تهیه شده از حمام با مقادیر مختلف EDA طی رسوب تک مرحلهای و دو مرحلهای.......................... 61شکل 4‑19 ارتفاع و عرض میکرومخروطهای پوششهای D1 و D2 به دست آمده از شکل 4‑18................................................... 62شکل 4‑20 نمایش طرحوارهای از مکانیسم رشد پیشنهادی در حضور EDA 62شکل 4‑21 زاویه تماس پوششهای نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف EDA با آب.................................................... 63شکل 4‑22 تصاویر میکروسکوپی کانفوکال و مقادیر زبری متوسط پوششهای نیکل تهیه شده از حمامهای پوششدهی با مقادیر مختلف EDA........ 63شکل 4‑23 منحنیهای نایکوئیست و باد- فاز پوشش D4 آبگریز در مدت زمانهای غوطهوری مختلف در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید............ 64شکل 4‑24 مدار معادل الکتریکی سیستم مورد مطالعه......... 65 فهرست جداولجدول صفحهفصل دومجدول 2‑1 ترکیب محلول واتز.............................. 20جدول 2‑2وضعیتهای عملکرد محلول واتز..................... 20جدول 2‑3ترکیب محلول سولفامات.......................... 20جدول 2‑4 پارامترهای پلاریزاسیون به دست آمده از منحنیهای پلاریزاسیون نیکل با اندازه دانه مختلف در سولفوریک اسید یک مولار......... 33فصل سومجدول 3‑1 ترکیب شیمیایی زیرلایه مسی...................... 35جدول 3‑2 نماد اختصاری غلظتهای مختلف افزودنی در حمام پوششدهی 36فصل چهارمجدول 4‑1 پارامترهای استخراج شده از منحنیهای نایکوئیست شکل 4‑342جدول 4‑2 ثابت تعادل ترمودینامیکی تشکیل کمپلکسهای نیکل در دمای 298 کلوین...................................................... 43جدول 4-3 مقادیر پتانسیل خوردگی و چگالی جریان خوردگی پوششهای نیکل تهیه شده در حضور مقادیر مختلف آمونیوم کلرید................ 51جدول 4‑4مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیهسازی شده شکل 4‑12........................................... 54جدول 4‑5 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیهسازی شده شکل 4‑ 15الف و ه................................... 58جدول 4‑6 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیهسازی شده شکل 4‑15ب و و...................................... 58جدول 4‑7 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیهسازی شده شکل 4‑15 ج و ز..................................... 58جدول 4‑8 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیهسازی شده شکل 4‑15 د و ه..................................... 59جدول 4‑9 مقادیر المانهای مدار معادل الکتریکی مربوط به منحنیهای شبیه سازی شده شکل 4‑23...................................... 65 چکیدهپوششهای نیکل از حمامهای کلریدی حاوی مقادیر مختلف آمونیوم کلرید با روش رسوبدهی الکتریکی دو مرحلهای و بدون وقفه تهیه شدند. مورفولوژی، توپوگرافی و بافت پوششها به ترتیب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پروفیلومتر کانفوکال و پراشسنج اشعه ایکس (XRD) مطالعه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوشش حاصل از حمام پوششدهی فاقدآمونیوم کلرید دارای ساختارهای میکرو مخروطی هستند. افزودن آمونیوم کلرید به حمام پوششدهی باعث تشکیل ساختارهای مخروطی متقارنتر، تیز تر و ظریفتری شد و همچنین در حضور g. L-1 200آمونیوم کلرید، ساختار میکرو- نانو مخروطی یکنواختتری به دست آمد. تشکیل ساختارهای میکرو- نانو مخروطی شکل به وسیله تئوری "رشد توسط نابجاییهای پیچی" تحلیل شد. آنالیز XRD نشان داد که آمونیوم کلرید سبب تغییر جهتگیری مرجح صفحات کریستالی پوشش از (220) به (111) میشود. نقش آمونیوم کلرید با روشهای ولتامتری چرخهای و طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی مطالعه شد. نتایج نشان داد که آمونیوم کلرید با تشکیل کمپلکسهای نیکل- آمونیاک باعث افزایش مقاومت انتقال بار در فرایند رسوبدهی الکتریکی نیکل میشود و بنابراین از جوانهزنی رسوبات نیکل ممانعت میکند. ترشوندگی پوششهای نیکل با اندازهگیری زاویه تماس آنها با آب بررسی شد و مشاهده شد که پوششهای تازه تهیه شده رفتار فوقآبدوست دارند و با نگهداری آنها در هوا، زاویه تماس به طور تدریجی افزایش مییابد و نهایتا بعد از 2 هفته نگهداری در هوا، پوششها فوقآبگریز میشوند. افزایش زاویه تماس در طول مدت نگهداری در هوا به جذب مواد آلی روی سطح پوششها نسبت داده شد. زبری متوسط پوشش تهیه شده از حمام حاوی g. L-1 200آمونیوم کلرید بیشتر از پوششهای دیگر بود، بنابراین طبق مدل ونزل این پوشش فوقآبگریز تر از پوششهای دیگر شد. مقاومت به خوردگی پوششها با آزمون طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی به صورت غوطهوری مدتدار در محلول 5/3% وزنی سدیم کلرید بررسی شد. نتایج نشان داد که خاصیت فوقآبگریزی باعث افزایش به طور میانگین 12 برابری مقاومت پلاریزاسیون پوششها میشود. با افزایش زمان غوطهوری مقاومت پلاریزاسیون به طور تدریجی کاهش یافت که ناشی از کاهش خاصیت آبگریزی بود. بعد از حذف خاصیت آبگریزی، مقاومت پلاریزاسیون تمامی پوششها شروع به افزایش چشمگیری کرد. این افزایش ناشی از تشکیل فیلم رویین در سطح پوششها در اثر خوردگی در محلول خورنده بود. برای مطالعه دقیقتر اثر اصلاح کننده کریستال، پوششهای نیکل در حضور افزودنی دیگری با نام اتیلندیآمونیوم دیکلرید با فرایند رسوبدهی الکتریکی دو مرحلهای تهیه شدند. تصاویر SEM نشان داد که پوششهای نیکل حاصل، فاقد ساختار میکرو- نانو مخروطی مطلوب میباشند. زبری پوششهای تهیه شده کمتر از پوششهای تهیه شده از حمامهای آمونیوم کلریدی بود، بنابراین با نگهداری در هوا پوششها صرفاً آبگریز شدند. بررسی مقاومت به خوردگی این پوششها نشان داد که خاصیت آبگریزی برخلاف فوقآبگریزی اثر چندانی روی مقاومت به خوردگی ندارد. مقاومت پلاریزاسیون این پوششها نیز با افزایش زمان غوطهوری افزایش یافت اما میزان افزایش آن کمتر از میزان مشاهده شده در پوششهای حاصل از حمام آمونیوم کلرید بود. نتایج شبیهسازی دادههای امپدانس نشان داد که تجمع محصولات خوردگی و پلاگ شدن سطح باعث بهبود مقاومت به خوردگی شده است.کلمات کلیدی: فوق آبگریزی، نیکل، رسوب دهی الکتریکی، آمونیوم کلرید، اتیلن دی آمونیوم دی کلرید.امروزه سطوح فوقآبگریز با زاویه تماس بزرگ با آب (بزرگتر از °150) به علت ویژگیهای منحصر به فردشان همچون خواص دفع آب، ضد رسوب، مقاومت بالا به خوردگي و خودتميز شوندگي علاقه روز افزوني را به خود جلب کردهاند. محققان تلاش کردهاند که ویژگیهای سطوح طبیعی با خاصیت آبگریزی را تقلید کنند که از جمله این سطوح، برگ نیلوفر آبی[1] است. لازمه فوق آبگريز بودن يک سطح، انرژي سطحي پايين و پيروي از الگوي زبري خاص در ابعاد ميکرو و نانومتر است. دو مدل مشهور برای توصیف ترشوندگی سطوح، مدل ونزل[2] و مدلکاسی- باکستر[3] است. روشهاي متنوعي براي ايجاد زبري و توليد سطوح فوقآبگريز بکار رفته است که از جمله میتوان به اچکردن پلاسما، لیتوگرافی، اکسیداسیون آندی، سل ژل و رسوبدهی الکتریکی اشاره نمود. اغلب روشهای مذکور پرهزینه هستند و به دلیل عملیات شیمیایی دشوار و فرایندهای چند مرحلهای پیچیده به سادگی قابل استفاده در مقیاسهای صنعتی نمی باشند. در مقابل رسوبدهی الکتریکی مزایایی نظیر آسان بودن، هزینه کم و شرایط کاری قابل کنترل برای تولید انبوه دارد. در سالهای اخیر، تحقیقات وسیعی روی ساخت سطوح فوقآبگریز فلزی به روش رسوبدهی الکتریکی صورت گرفته است. محققین مشاهده کردند که برای فوقآبگریز شدن پوشش، مورفولوژی پوشش باید به صورت ساختار سلسله مراتبی میکرو- نانو باشد. همچنین مشخص شد که مورفولوژی سطوح به شدت به شرایط پوششدهی از جمله چگالی جریان، مدت زمان الکترولیز، pH، دما و ترکیب حمام پوششدهی بستگی دارد. برای ایجاد ساختار سلسله مراتبی مناسب به افزودن ترکیبات معینی به حمام پوششدهی نیاز است که این افزودنیها، اصلاح کننده کریستال نامیده میشود. برای تهیه پوششهای نیکل با مورفولوژی سلسله مراتبی اغلب از اتیلندیآمونیوم دیکلرید و به ندرت از آمونیوم کلرید استفاده شده است. تحقیقات انجام شده روی اثر اتیلندیآمونیوم دیکلرید نشان میدهد که غلظت افزودنی روی مورفولوژی پوشش تاثیر قابل ملاحظهای دارد. مکانیسم افزودنیهای مذکور در فرایند رسوبدهی الکتریکی مشخص نشده است و در تعداد کمی از تحقیقات تئوریهای رشد برای تشکیل ساختارهای سلسله مراتبی پیشنهاد شده است. انرژی سطحی کم پارامتر مهم دیگر برای ایجاد خاصیت فوقآبگریزی است. عموماً سطوح فلزی با انرژی سطحی بالا به طور ذاتی آب دوست میباشند، بنابراین برای ایجاد خاصیت فوقآبگریزی روی فلزات نیاز به اصلاح سطح با مواد دارای انرژی سطحی کم است. بدین منظور در بیشتر موارد از مواد آلی کاهنده انرژی سطحی استفاده میشود. در تحقیقات اخیر مشاهده شده است که پوششها با مورفولوژی زبر مناسب با نگهداری در هوا فوقآبگریز میشوند. محققین مکانیسمهای متعددی برای این رخداد پیشنهاد کردند و توافقی در مورد مکانیسم افزایش زاویه تماس با زمان وجود ندارد.با توجه به اینکه نقش اصلاح کننده کریستال در فرایند رسوبدهی الکتریکی و ایجاد ساختار سلسله مراتبی مشخص نیست و پژوهشهای انتشار یافتهای در این زمینه وجود ندارد، هدف از این تحقیق بررسی مکانیسم اصلاح کننده کریستال در فرایند رسوبدهی الکتریکی میباشد. همچنین تاثیر مقادیر مختلف اصلاح کننده کریستال روی میکروساختار از جمله مورفولوژی، توپوگرافی و بافت ، رفتار ترشوندگی و مقاومت به خوردگی پوششهای نیکل بررسی میشود.این پایان نامه در پنج فصل تنظیم شده است. ابتدا در فصل دوم این پایان نامه مروری بر منابع صورت گرفته سپس در فصل سوم چگونگی انجام آزمونها و مواد و روش تحقیق آورده شده است. نتایج به دست آمده در فصل چهارم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و نهایتاً در فصل پنجم نتیجهگیری و پیشنهادات ارائه شده است. 2.فصل دومبیش از 2000 سال پیش مشاهده شد که برخی از گیاهان دارای خاصیت خودتمیزشوندگی می باشند که به عنوان عامل نجاتبخش گیاه در محیطهای آلوده عمل میکند. نیلوفر آبی، نمونه معروفی از این نوع گیاهان میباشدکه معمولا در مردابها و آبهای سطحی در شرق آسیا وشرق آمریکای شمالی رشد میکند. مکانیسم ظهور این خاصیت به صورت راز باقی ماند تا زمانی که پیشرفت میکروسکوپ الکترونی روبشی[4] (SEM) در اواسط دهه 1960 میلادی صورت گرفت. مطالعات روی اکثر برگهای گیاهان طبیعی در طول دهه گذشته آشکار کرد که سطح صاف ماکروسکوپی معمولا از زبریهای میکروسکوپی با مقیاسهای طولی مختلف تشکیل شده است و ساختار میکرو– نانوی سطح به همراه واکس اپیکیوتیکیولار[5] باعث آبگریزی میشود. این کشف به عنوان یک پیشرفت بزرگ در زمینه فوقآبگریزی برای ساخت این سطوح به تقلید از طبیعت در نظر گرفته میشود. علاوهبراین در سال 2007 میلادی به دو نوع میکرو ساختار سطحی عمده در برگهای گیاهان با خاصیت فوقآبگریزی پی برده شد که یکی ساختار سلسله مراتبی میکرو– نانو و دیگری ساختار میکرو الیاف[6] است. این یک کشف حیاتی بود و به عنوان نقطه آغازی برای توسعه روشهای ساخت سطوح فوقآبگریز به تقلید از سطوح فوقآبگریز طبیعی محسوب میشود. شکل 2‑1، الف و ب به ترتیب تصاویر SEM برگ نیلوفرآبی با بزرگنمایی کم و زیاد است. همانطور که مشاهده میشود سطح برگ نیلوفرآبی به طور یکنواخت با برآمدگیها و فرورفتگیهای 3- 10 میکرومتری بافتدار شده است و این ساختار با مواد مومی آبگریز به اندازه 30- 100 نانومتری آراسته شده است. اعتقاد براین است که مشارکت این سلسله ساختار سطحی و مواد موم- مانند آبگریز دلیلی بر فوقآبگریزی، یعنی زاویه تماسی حدود °162 میباشد [1].شکل 2‑1 تصاویر سطوح فوقآبگریز با ساختار سلسله مراتب، الف و ب به ترتیب تصاویر SEM برگ نیلوفرآبی با بزرگنمایی کم و زیاد، ضمیمه شکل (ب) زاویه تماسی سطح با آب در حدود °162 [1].شکل 2‑2، تصاویر سطوح فوقآبگریز طبیعی با ساختار میکرو الیاف را نشان میدهد. شکل 2‑2، الف و ب مربوط به تصاویر SEM پشت برگ رامعی[7] را با زاویه تماس °159است. طبق شکل مذکور، شمار زیادی الیافهای کاملا نرم با قطر 1-2 میکرومتر به طور یکنواخت روی سطح توزیع شدهاند و ساختار واحدی را تشکیل دادهاند [1].