受自然界生物體表面特殊浸潤性現(xiàn)象啟示的超疏水功能材料正受到越來越多研究人員的關(guān)注。超疏水表面優(yōu)異的界面不潤濕特性使其在自清潔、海洋防腐、低溫防覆冰、油水分離、液體輸運、能量收集等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用前景。前期研究基礎(chǔ)已證實表面超疏水化是減緩金屬與合金材料腐蝕失效的重要途徑。然而，目前超疏水防腐材料仍面臨諸多挑戰(zhàn)亟待解決，例如機械穩(wěn)定性不足、低表面張力液體粘附、空氣層耐壓性欠佳等。

近日，中國科學院海洋研究所海洋環(huán)境腐蝕與控制技術(shù)研究團隊重點針對低表面張力液體表面潤濕粘附和“扎釘”現(xiàn)象導致的空氣層屏蔽功能失效問題，采用有機-無機復合雜化和表面噴涂技術(shù)設(shè)計制造了一種兼具超疏水和超疏油特性的POS@Al2O3@Epoxy有機-無機復合雜化超雙疏自清潔防腐防冰涂層。相關(guān)成果已于近日發(fā)表在國際學術(shù)期刊Journal of Materials Science & Technology上。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的超雙疏自清潔涂層對不同表面張力的液體均展現(xiàn)出優(yōu)異的斥液性和液體無損傳輸功能。電化學測試結(jié)果顯示涂層表面電荷轉(zhuǎn)移電阻較空白碳鋼基體提升8個數(shù)量級、腐蝕電位正移590 mV、腐蝕電流下降4個數(shù)量級。

圖1 超雙疏涂層的電化學阻抗譜和動電位極化曲線

同時，涂層在經(jīng)受480小時鹽霧加速腐蝕和2400小時戶外大氣腐蝕暴露測試后仍維持性能穩(wěn)定。

圖2 涂層的耐鹽霧加速腐蝕評價

圖3 涂層的戶外大氣腐蝕環(huán)境暴露評價

-10℃和-15℃低溫環(huán)境下的結(jié)冰測試也進一步揭示了涂層具有顯著的延遲結(jié)冰和降低界面冰粘附力特性。

圖4 超雙疏涂層低溫環(huán)境下延遲結(jié)冰特性

圖5 基于表面噴涂技術(shù)制備該涂層的基材適用性

以上研究結(jié)果充分證實了該涂層具備優(yōu)異的防腐防冰功能、規(guī)?；苽浜屯茝V應(yīng)用潛力，為海洋防腐防污先進材料與技術(shù)的開發(fā)奠定重要基礎(chǔ)。

論文第一作者和通訊作者為中國科學院海洋研究所特聘研究員張斌斌。研究工作得到了山東省優(yōu)秀青年科學基金、中國科學院青年創(chuàng)新促進會和山東省聯(lián)合基金重點項目的資助。

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