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慧正資訊，參照貽貝（青口、海虹）的仿生結構，研究人員找到了幫助環氧涂層獲得疏水型和防腐性的新方法。這項研究刊發在2023年11月《有機涂料 Progress in Organic Coatings》第184卷中。
環氧樹脂（ER）通常用作防腐涂料的重要樹脂材料，但其親水性阻礙了防腐性能的發揮。通常情況下，會采用在環氧樹脂表面注入液體對其疏水性進行改性，增強其防腐能力。但改性后的環氧樹脂脆性增強，涂層的耐久性受到較大影響。為了解決上述挑戰，在環氧樹脂改性中引入貽貝的仿生結構 LIS（BI-LIS），制備時，將水解改性劑和礦物油組成的改性礦物油滴加到織構化的環氧樹脂上，放置3天，即可得到BI-LIS樣品。
LIS解決環氧疏水難題
BI-LIS樣品不僅比原始環氧樹脂表現出更好的疏水性和防腐性能，更重要的是，它具有通過改性劑分子的重吸收來恢復改性層的能力，可以響應改性層的損傷并增強LIS的可靠性。
液體注入表面（LIS）是一種具有疏水特性的新型功能表面，自推出以來就引起了研究人員的極大關注。受此啟發，有人提出環氧樹脂上創建 LIS 作為解決其親水性問題的潛在解決方案。在經典方法中，LIS的制備過程通常包括三個步驟：制備具有表面紋理的基底，用改性層覆蓋紋理基底并注入油。其中，覆蓋改性層的目的是使紋理基材同時滿足親油和疏水的要求。目前，有多種方法可以在織構化基底上獲得改性層。例如，通過將樣品浸入1-十二烷硫醇與乙醇的混合溶液中來實現樣品表面的改性層，或者利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）與正己烷混合的溶液來達到相同的效果。同樣還可以通過將樣品浸入1H、1H、2H、2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）和正十八烷基三甲氧基硅烷（OTS）中獲得改性層。
然而，據我們所知，改性層往往很脆弱，很容易被外力損壞。更嚴重的是，如果改性層丟失，會導致水滴浸入織構化基材中，LIS將失去疏水性。因此，提高改性層的可靠性對于提高LIS的可靠性至關重要。
來自貽貝的仿生學啟發
在自然界中，已經觀察到某些動物的自發吸附行為，這些行為被認為是提高改性層可靠性的潛在靈感來源。以一些海洋無脊椎動物（如貽貝、藤壺等）為例，它們會自發吸附在海水中的附著基質（如礁石、船舶等）表面。在這種情況下，即使這些無脊椎動物被人工去除，新的無脊椎動物也會在相對較短的時間內重新吸附到附著基底上。因此，換言之，附著基板的表面幾乎總是被吸附劑覆蓋。受此啟發，如果用于構建改性層的分子能夠以自由狀態存在（類似于貽貝），并且能夠自發吸附到紋理基底上，那么對于 LIS 來說將是有利的。其原因是，在這個新穎的想法中，如果已經吸附在基材上的分子被損壞，游離分子將重新吸附在受損區域，從而實現持久的改性層。
本研究采用模板法制備織構化ER，該方法適用于具有熱固性特性的環氧樹脂。隨后，將在礦物油中添加水解改性劑而得到的改性礦物油滴在織構化的環氧樹脂上，并放置一段時間，從而得到仿生LIS（簡稱BI-LIS）。時間。在該制備方法中，改性劑分子、礦物油和紋理環氧樹脂分別起到與海洋無脊椎動物、海水和附著基相似的作用。隨著織構化環氧樹脂不斷被改性劑分子“吸附”，其表面逐漸被改性層覆蓋。最終，具有改性層的織構化環氧樹脂捕獲油膜以獲得BI-LIS。一方面，與傳統的環氧樹脂涂層相比，BI-LIS 表現出更好的疏水性和防腐性能。另一方面，與經典方法的LIS試件相比，驗證了通過改性劑分子重新吸附到改性材料受損區域而實現的BI-LIS試件的改性層和性能的可靠性。層。研究結果為擴大環氧樹脂應用范圍提供了潛在的機會。
能量色散光譜結果顯示，改性后的環氧樹脂結構中氟含量逐漸增加，表明隨著改性劑分子中的氟烷基逐漸吸附，改性層形成。BI-LIS樣品不僅表現出比環氧樹脂更好的疏水性和防腐性能，更重要的是，它具有通過改性劑分子的重吸收來恢復改性層的能力，可以響應改性層的損壞和提高LIS的可靠性。
本研究旨在增強環氧樹脂的疏水性和耐腐蝕性能，為拓寬環氧樹脂的應用范圍提供技術支撐。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300944023004472
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