超疏水材料從部分疏水研究報導亦指出，若將此處理技術應用在船艦 與飛行器之外殼上，則可降低因阻力所造成的燃料消耗及廢氣污染。蓮花 效應概念主要應用在防污防塵上，可利用在塗料、建材、衣料等等，使其 具有自潔與拒水防塵的目的。因此相當多研究開發出類似蓮葉，在以下的 各範中將針對表面具有 “超疏水”與“自清潔” [16, 29-34]特性的合成材料進 行簡介。
2-2-1 融化-固化法
Onda et al. (1996) [35]利用一種蠟的材料alkylketene dimmer (AKD)從融 熔態到固化的過程可在基材表面自發形成不規則塊狀的AKD，以30μm大小 的球狀突起為基本組成單元，每個突起由多個約1μm片狀結構不規則排列所 組成，該表面與水的接觸角可高達174ﾟ，此實驗證明了可不改變表面化學 性質，單純增加表面粗糙度就可使疏水表面轉變為超疏水表面。其他文獻[36, 37]皆為利用AKD之疏水性質進行之接觸角研究。
圖2.8 a為利用AKD製成的超疏水表面。
b為水滴於帄板AKD(109°)， c為水滴於塊狀AKD(174°) [24]。
(a) (b) (c)
2-2-2 溶膠凝膠法
Shang et al. (2004) [38]使用溶膠凝膠法經由不同配方控制水解及縮合 反應，製造出各種形狀數百奈米的二氧化矽粒子，將之塗佈在玻璃表面，
由此法製成的表面帶有許多氫氧基通常為親水，所以再經由末端為-CF3 的 SAM 做改質，發現由直徑約為 100nm 的圓形粒子組成的表面接觸角可達 到 150 ﾟ。文獻中[38-40]同樣使用溶膠凝膠法製備超疏水結構，但此方法因 為製程控制複雜度較高、時間較長、粒子間鍵結面積太少、容易受到外力 損壞，硬度、模厚等機械性質較差。
圖 2.9 Sol-Gel 形成超疏水表面結構[38]。
2-2-3 微影法(Lithography)
微影法[41] [42]是先將基材上一層光阻，利用有圖案的光罩來進行曝光 顯影後，基材表面的微結構圖案即可形成，可利用不同圖案來製作出多樣 性的表面微結構，如圓形、正方形及十字型，微結構深度都可以有效的來 控制，目前討論接觸角與粗糙度之間關聯性的文獻多採用此方式來製備出 各式各樣的粗糙表面。雖然微影製程可以提供最佳化的奈米圖案，但畢竟 製作成本高，過程瑣碎複雜費時，需使用多種的化學藥劑配合等缺點。
圖 2.10 微影法製成結構圖[41]。
2-2-4 陽極氧化鋁之濕潤性
Ran 等人[19]利用二次陽極氧化法製成多孔性陽極氧化鋁，Anodic aluminum oxide(AAO)，AAO 之製程原理與方法將在下一節描述。製作出 AAO 孔洞大小分別為 85～420nm 之詴片，利用不同 Wenzel 和 Cassie 理論 探討其液滴濕潤現象，若為 Wenzel state 則符合 θ θ 公式，因帄 板氧化鋁接觸角為 85±3°，孔洞小則粗糙因子 r 大，因此小孔洞結構之接觸 角較小，孔洞直徑為 85nm 時為 Wenzel state 且起始接觸角為 70°。若為 Cassie state 則符合 θ θ 公式，大孔洞結構因粗糙因子 fs大，
表示液滴底部空氣比例大使得接觸角大，孔洞半徑 420nm 則為 Cassie state 且擁有 132°之起始接觸角。
圖 2.11 利用不同粗糙度之 AAO 影響其親疏水性 [19] 。
Redon 等人[43]發現 AAO 之親疏水影響的因素除了結構粗糙度外還有 表面殘留官能基，由於為了讓 AAO 孔洞擴孔需使用磷酸溶液進行腐蝕作用，
未擴孔之 AAO 孔徑為 15nm，接觸角為 68.1°，當浸泡了磷酸溶液進行擴孔，
AAO 孔徑為 26nm，由於表面殘留極性官能基使得接觸角並未因粗糙度而 提高，相反的其接觸角減小至 65.8 °，因此表面官能基殘留的改善為研究結 構粗糙度相當重要的部分。