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受自然界生物體表面特殊浸潤(rùn)性現(xiàn)象啟示的超疏水功能材料正受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。超疏水表面優(yōu)異的界面不潤(rùn)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(yùn)、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(shí)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(jī)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(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋環(huán)境腐蝕與控制技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)針對(duì)低表面張力液體表面潤(rùn)濕粘附和“扎釘”現(xiàn)象導(dǎo)致的空氣層屏蔽功能失效問(wèn)題，采用有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合雜化和表面噴涂技術(shù)設(shè)計(jì)制造了一種兼具超疏水和超疏油特性的POS@Al2O3@Epoxy有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)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(guó)際學(xué)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(duì)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(wú)損傳輸功能。電化學(xué)測(cè)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(gè)數(shù)量級(jí)、腐蝕電位正移590 mV、腐蝕電流下降4個(gè)數(shù)量級(jí)。
圖1 超雙疏涂層的電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化曲線
同時(shí)，涂層在經(jīng)受480小時(shí)鹽霧加速腐蝕和2400小時(shí)戶外大氣腐蝕暴露測(cè)試后仍維持性能穩(wěn)定。
圖2 涂層的耐鹽霧加速腐蝕評(píng)價(jià)
圖3 涂層的戶外大氣腐蝕環(huán)境暴露評(píng)價(jià)
-10℃和-15℃低溫環(huán)境下的結(jié)冰測(cè)試也進(jìn)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(shí)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(jìn)材料與技術(shù)的開(kāi)發(fā)奠定重要基礎(chǔ)。
論文第一作者和通訊作者為中國(guó)科學(xué)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(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和山東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
文獻(xiàn)網(wǎng)址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1005030223009702
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