超疏水表面是高度疏水的，即極難潤濕。水滴在超疏水材料上的接觸角超過150°。這也被稱為蓮花效應，在蓮花植物的超疏水葉子之后。撞擊這些表面的液滴可以像彈性球一樣完全反彈。使用促進對稱破壞、煎餅彈跳或水碗彈跳的特殊超疏水表面，可以進一步減少彈跳液滴的相互作用。

1805年，ThomasYoung通過分析作用在被氣體包圍的光滑固體表面上的液滴上的力來定義接觸角θ。Cassie-Baxter狀態的最新替代標準斷言，當滿足以下2個標準時，Cassie-Baxter狀態存在：1)接觸線力克服了無支撐液滴重量的體力和2)微結構足夠高以防止橋接微結構的液體接觸微結構的底部。接觸角是靜態疏水性的量度，接觸角滯后和滑動角是動態量度。接觸角滯后現象是一種表征表面異質性的現象。當移液器將液體注入固體時，液體會形成一定的接觸角。隨著移液管注入更多液體，液滴體積會增加，接觸角會增加，但其三相邊界會保持靜止，直到突然向外推進。液滴在即將向外前進之前所具有的接觸角稱為前進接觸角。現在通過將液體泵出液滴來測量后退接觸角。液滴體積減小，接觸角減小，但其三相邊界將保持靜止，直到突然向內后退。液滴在即將向內后退之前所具有的接觸角稱為后退接觸角。前進和后退接觸角之間的差異稱為接觸角滯后，可用于表征表面異質性、粗糙度和流動性。不均勻的表面將具有阻礙接觸線運動的區域。滑動角是疏水性的另一種動態測量，通過在表面上沉積液滴并傾斜表面直到液滴開始滑動來測量。Cassie-Baxter態的液體通常比Wenzel態的液體表現出更低的滑動角和接觸角滯后。前進和后退接觸角之間的差異稱為接觸角滯后，可用于表征表面異質性、粗糙度和流動性。不均勻的表面將具有阻礙接觸線運動的區域。滑動角是疏水性的另一種動態測量，通過在表面上沉積液滴并傾斜表面直到液滴開始滑動來測量。Cassie-Baxter態的液體通常比Wenzel態的液體表現出更低的滑動角和接觸角滯后。前進和后退接觸角之間的差異稱為接觸角滯后，可用于表征表面異質性、粗糙度和流動性。不均勻的表面將具有阻礙接觸線運動的區域。滑動角是疏水性的另一種動態測量，通過在表面上沉積液滴并傾斜表面直到液滴開始滑動來測量。Cassie-Baxter態的液體通常比Wenzel態的液體表現出更低的滑動角和接觸角滯后。滑動角是疏水性的另一種動態測量，通過在表面上沉積液滴并傾斜表面直到液滴開始滑動來測量。Cassie-Baxter態的液體通常比Wenzel態的液體表現出更低的滑動角和接觸角滯后。滑動角是疏水性的另一種動態測量，通過在表面上沉積液滴并傾斜表面直到液滴開始滑動來測量。Cassie-Baxter態的液體通常比Wenzel態的液體表現出更低的滑動角和接觸角滯后。一個簡單的模型可用于預測合成微米或納米加工表面的條件狀態（Wenzel或Cassie-Baxter）、接觸角和接觸角滯后的有效性。該模型的主要因素是接觸線密度Λ，它是給定單位面積上凹凸不平的總周長。臨界接觸線密度ΛC是體力和表面力以及液滴投影面積的函數。在哪里ρ=液滴密度g=重力加速度V=液滴體積θa=前進表觀接觸角θa,0=光滑基材的前進接觸角γ=液體表面張力w=塔壁角如果Λ>ΛC，則液滴在Cassie-Baxter狀態下暫停。否則，液滴將塌陷成溫澤爾狀態。要計算Cassie-Baxter狀態下更新的前進和后退接觸角，可以使用以下等式。

M.Nosonovsky和??B.Bhushan研究了微米和納米粗糙度的單一（非分級）結構和分級結構（納米粗糙度覆蓋的微米粗糙度）的影響。他們發現分層結構不僅對于高接觸角是必要的，而且對于水-固體和水-空氣界面（復合界面）的穩定性也是必不可少的。由于外部擾動，會在液-氣界面形成毛細駐波。如果毛細波的幅度大于凹凸的高度，則液體可以接觸凹凸之間的山谷；如果液體與固體接觸的角度大于h0，則液體充滿山谷在能量上是有利可圖的。對于高度與波幅相當的小凹凸體，毛細波的影響更為明顯。在單一粗糙度的情況下可以看到這種情況的一個例子，其中粗糙度的幅度非常低。這就是為什么單一界面不穩定的可能性非常高的原因。然而，在最近的一項研究中，EyalBittoun和AbrahamMarmur發現，多尺度粗糙度對于超疏水性不一定是必不可少的，但對表面的機械穩定性有益。

自然界中發現的許多非常疏水的材料都依賴于卡西定律，并且在亞微米水平上是雙相的。一些植物上的細毛是疏水的，旨在利用水的溶劑特性來吸引和去除光合作用表面阻擋陽光的污垢。受這種荷花效應的啟發，人們開發了許多功能性超疏水表面。水黽是生活在水表層膜上的昆蟲，它們的身體實際上是不可潤濕的，因為它們有專門的毛堆，稱為水螅；它們的許多身體表面都覆蓋著這些特殊的毛毛，這些毛由間隔非常近的微小毛發組成，每毫米有超過一千根微毛，這形成了一個疏水表面。在其他昆蟲中也有類似的疏水表面，包括水生昆蟲，它們大部分時間都被淹沒在水中，疏水性的毛發可以防止水進入它們的呼吸系統。一些蜥蜴種類（如壁虎和壁虎）的皮膚表面也被證明具有高度疏水性，并且可能有助于自我清潔或水下呼吸。由于它們的疏水羽毛涂層，一些鳥類是游泳健將。企鵝被包裹在一層空氣中，當需要跳出水面并降落在高地時，它們可以釋放被困的空氣以迅速加速。游泳時穿上風衣可以減少阻力并起到隔熱的作用。

Dettre和Johnson在1964年發現超疏水荷花效應現象與粗糙的疏水表面有關，他們基于用石蠟或TFE調聚物涂覆的玻璃珠的實驗開發了一個理論模型。1977年報道了超疏水微納米結構表面的自清潔性能。1986年至1995年間，全氟烷基、全氟聚醚和射頻等離子體形成的超疏水材料被開發、用于電潤濕并商業化用于生物醫學應用。此后出現了其他技術和應用1990年代中期。2002年公開了一種耐用的超疏水分層組合物，在一個或兩個步驟中應用，其包含≤100納米的納米級顆粒覆蓋在具有微米級特征或顆粒≤100μm的表面上。觀察到較大的顆粒以保護較小的顆粒免受機械磨損。耐用、光學透明的超疏水和疏油涂層于2012年開發，包含10至100nm尺寸范圍內的納米顆粒。最近，一封信加速了超疏水性研究，該信報道了通過允許烷基烯酮二聚體(AKD)固化成納米結構的分形表面而產生的人造超疏水樣品。此后，許多論文提出了生產超疏水表面的制造方法，包括顆粒沉積、溶膠-凝膠技術、等離子體處理、氣相沉積和鑄造技術。當前研究影響的機會主要在于基礎研究和實際制造。最近出現了關于Wenzel和Cassie-Baxter模型的適用性的爭論。在一項旨在挑戰Wenzel和Cassie-Baxter模型的表面能透視并促進接觸線透視的實驗中，將水滴放置在粗糙疏水場中的光滑疏水點上，光滑疏水場中的粗疏水點和疏水場中的親水點。實驗表明，接觸線處的表面化學和幾何形狀會影響接觸角和接觸角滯后，但接觸線內的表面積沒有影響。還提出了一個論點，即接觸線中鋸齒狀的增加會增強液滴的流動性。一種通過實驗測量接觸線鋸齒狀的方法是使用低熔點金屬熔化并沉積在微/納米結構表面上。當金屬冷卻并凝固時，它會從表面上移除。翻轉，并檢查接觸線微觀幾何形狀。實驗表明，接觸線處的表面化學和幾何形狀會影響接觸角和接觸角滯后，但接觸線內的表面積沒有影響。還提出了一個論點，即接觸線中鋸齒狀的增加會增強液滴的流動性。一種通過實驗測量接觸線鋸齒狀的方法是使用低熔點金屬熔化并沉積在微/納米結構表面上。當金屬冷卻并凝固時，它會從表面上移除。翻轉，并檢查接觸線微觀幾何形狀。實驗表明，接觸線處的表面化學和幾何形狀會影響接觸角和接觸角滯后，但接觸線內的表面積沒有影響。還提出了一個論點，即接觸線中鋸齒狀的增加會增強液滴的流動性。一種通過實驗測量接觸線鋸齒狀的方法是使用低熔點金屬熔化并沉積在微/納米結構表面上。當金屬冷卻并凝固時，它會從表面上移除。翻轉，并檢查接觸線微觀幾何形狀。一種通過實驗測量接觸線鋸齒狀的方法是使用低熔點金屬熔化并沉積在微/納米結構表面上。當金屬冷卻并凝固時，它會從表面上移除。翻轉，并檢查接觸線微觀幾何形狀。一種通過實驗測量接觸線鋸齒狀的方法是使用低熔點金屬熔化并沉積在微/納米結構表面上。當金屬冷卻并凝固時，它會從表面上移除。翻轉，并檢查接觸線微觀幾何形狀。在制造具有可調潤濕性的表面方面已經做了一些努力。出于自發液滴移動的目的，可以制造具有不同塔寬和間距的表面，以逐漸增加表面的自由能。趨勢表明，隨著塔寬的增加，自由能壘變大，接觸角下降，材料的疏水性降低。增加塔間距會增加接觸角，但也會增加自由能壘。液滴自然地向疏水性較弱的區域移動，因此為了使液滴自發地從一個點移動到另一個點，理想的表面應由間距大的小寬度塔和間距小的大寬度塔組成。這種自發運動的一個警告是靜止液滴移動的阻力。使用特殊開發的織物發現了一個易于調節的潤濕性的例子。通過拉伸浸涂商用織物，通常可以增加接觸角。這主要是由于塔間距的增加造成的。然而，這種趨勢不會繼續朝著具有更高應變的更大疏水性的方向發展。最終，Cassie-Baxter狀態達到不穩定狀態并轉變為Wenzel狀態，浸濕織物。納米技術中仿生超疏水材料的一個例子是納米針薄膜。在一項研究中，提出了一種五氧化二釩V2O5表面，它可以在紫外線輻射的影響下在超疏水性和超親水性之間可逆地切換。根據這項研究，任何表面都可以通過應用玫瑰狀V2O5顆粒的懸浮液來改變這種效果，例如使用噴墨打印機。層間氣穴（相隔2.1nm距離）再次誘導疏水性。還解釋了紫外線效應。紫外光產生電子-空穴對，空穴與晶格氧反應產生表面氧空位，而電子將V5+還原為V3+。氧空位與水相遇，釩表面的這種吸水性使其親水。通過在黑暗中延長儲存，仿生表面的另一個例子包括普通聚合物聚碳酸酯上的微型花。微/納米二元結構（MNBS）模仿荷葉的典型微/納米結構。這些微花提供了增強表面疏水性的納米級特征，而無需使用低表面能涂層。在不同的環境相對濕度下通過蒸汽誘導的相分離產生超疏水表面，同樣會導致表面接觸角的變化。制備的表面提供高于160°的接觸角，典型的滑動角約為10°。最近的一項研究揭示了芋頭葉子上的蜂窩狀微結構，這使得葉子具有超疏水性。在這項研究中測量的芋葉上的接觸角約為148度。低表面能涂層也可以提供超疏水表面。自組裝單層(SAM)涂層可以提供這樣的表面。為了保持疏水表面，頭部基團與表面緊密結合，而疏水膠束遠離表面延伸。通過改變涂在基材上的SAM的量，可以改變疏水性程度。特定的超疏水SAM具有與底物結合的疏水性頭部基團。在一項這樣的工作中，1-十二硫醇（DT；CH3(CH2)11SH）組裝在Pt/ZnO/SiO2復合基板上，產生170.3°的接觸角。單層也可以用紫外線源去除，從而降低疏水性。一種簡單的制造方法可以通過使用十八烷基三氯硅烷(OTS)在一個步驟中創建微觀結構和低表面張力。超疏水表面能夠通過使蒸汽層穩定來穩定萊頓弗羅斯xxx應。一旦蒸汽層建立，冷卻就不會使該層塌陷，也不會發生核沸騰；相反，該層會慢慢松弛，直到表面冷卻。制造具有受控幾何形狀的超疏水聚合物表面可能既昂貴又耗時，但少數商業來源為研究實驗室提供標本。

最近對超疏水材料的積極研究可能最終導致工業應用。制造超疏水表面的一些嘗試包括模仿荷葉表面，即兩層特征。這需要在其頂部具有典型納米級特征的微尺度表面。例如，已經報道了一種通過溶膠-凝膠技術在棉織物上涂上二氧化硅或二氧化鈦顆粒的簡單程序，它可以保護織物免受紫外線照射并使其具有超疏水性。類似地，二氧化硅納米顆粒可以沉積在已經疏水的碳織物上。碳纖維織物本身被確定為固有疏水性，但由于其接觸角不高于150°，因此不區分為超疏水性。隨著二氧化硅納米粒子的粘附，接觸角高達162°。

使用二氧化硅納米顆粒開發用于汽車擋風玻璃和自清潔窗戶的透明疏水材料也很有意義。通過用約1wt%的納米二氧化硅涂覆已經透明的表面，液滴接觸角可以提高到168°，滑動角為12°。據報道，一種使線性低密度聚乙烯超疏水并因此具有自清潔性能的有效程序；沉積在這種表面上的99%的污垢很容易被沖走。圖案化的超疏水表面也有望用于芯片實驗室、微流控設備，并且可以顯著改善基于表面的生物分析。在紡織工業中，超疏水性是指水的靜態滾降角為20°或更小。現場應用中超疏水效應的一個例子是美洲杯中使用經過特殊處理的帆船夾克的Alinghi團隊。該處理由微米尺寸的顆粒與傳統的氟化學組合而成。最近開發了超疏水紙，其在紙基電子和醫療工業中的應用具有獨特的性能。該紙是在無有機介質中合成的，因此對環境友好。該紙具有抗菌特性，因為它不保持水分，因此非常適合手術應用。這篇論文對于紙基電子行業來說可能是一個巨大的突破。對水性和有機溶劑的耐受性使其成為開發電子傳感器和芯片的理想選擇。現在可以在不損壞和連續更換電極的情況下進行基于皮膚的分析物檢測，因為這種紙將不受汗水的影響。憑借其無窮無盡的應用，這一材料科學領域肯定會得到更多探索。疏水結構和材料的最新應用是開發微型燃料電池芯片。燃料電池內的反應產生廢氣CO2，可通過這些疏水膜排出。該膜由許多允許氣體逸出的微腔組成，而其疏水特性可防止液體燃料泄漏。更多的燃料流入以取代先前由廢氣保留的體積，并允許反應繼續進行。超疏水表面的一個眾所周知的應用是在熱交換器上，它們可以改善液滴脫落，甚至引起跳躍液滴冷凝，具有用于發電廠、供暖和空調以及海水淡化的潛力。發現具有疏水表面的稀土氧化物提供了表面涂層的替代方案，從而可以開發用于在高溫下運行的熱交換器的熱穩定疏水表面用于膜蒸餾的超疏水脫鹽膜也已被制造以提高抗污染性，可以通過化學氣相沉積有效地制造。也有人提出，超疏水表面還可以排斥冰或防止冰積聚導致疏冰現象。然而，并不是每個超疏水表面都是疏冰的，這種方法仍在開發中。特別是，由于樣品邊緣引發的不希望的液滴間凍結波傳播，整個表面上的霜形成是不可避免的。此外，結霜直接導致結霜附著力增加，給后續除霜過程帶來嚴峻挑戰。通過創建分層表面，可以抑制液滴間凍結波的傳播，同時可以促進除冰/除霜。增強的性能主要是由于激活了層次表面中的微尺度邊緣效應，包裝完全排空粘性液體的能力在某種程度上取決于容器內壁的表面能。超疏水表面的使用是有用的，但可以通過使用新的潤滑劑浸漬表面來進一步改進。