作者介紹

胡吉明，浙江大學(xué)教授。獲中國化學(xué)會青年化學(xué)獎（2007）、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”（2011）、浙江省“151”人才（第一層次）（2018）。主持10余項國家級科研項目，承擔(dān)國家級專業(yè)綜合改革項目和省級教學(xué)改革項目。以項目負(fù)責(zé)人獲2017年教育部自然科學(xué)二等獎，獲2014年浙江省青年教師教學(xué)競賽一等獎。擔(dān)任《中國腐蝕與防護學(xué)報》《腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)》《表面技術(shù)》等期刊的編委。主要從事電化學(xué)及腐蝕與防護，特別是涂裝防護體系方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

文章簡介

超疏水表面在金屬防護中應(yīng)用的研究進展

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首先簡單介紹了超疏水表面的相關(guān)理論，主要包括Young氏方程、Wenzel 模型和Cassie-Baxter 模型。然后，歸納總結(jié)了三種制備超疏水表面的有效途徑：在低表面能物質(zhì)上構(gòu)建微納米級粗糙結(jié)構(gòu)；先構(gòu)建出具有微納米級的粗糙結(jié)構(gòu)，再對表面進行低表面能修飾；一步法完成低表面能修飾和微納米級粗糙結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)地綜述了常見的超疏水表面（薄膜或涂層）在金屬防護中的應(yīng)用。進一步介紹了通過在超疏水體系中引入緩蝕劑的方式，構(gòu)建具有主動防護功能的超疏水表面，并介紹了此種超疏水表面在金屬防護中的應(yīng)用。最后指出了目前的超疏水表面在制備工藝以及耐久性等方面存在的問題，并對其在金屬防護領(lǐng)域的應(yīng)用前景和發(fā)展方向作出了展望。

關(guān)鍵詞：超疏水表面；腐蝕防護；緩蝕劑；低表面能修飾；微納米粗糙結(jié)構(gòu)

論文配圖

仿制荷葉制備超疏水表面示意圖

棉織物表面構(gòu)建超疏水表面示意圖

試樣浸泡在3.5%NaCl溶液中0.5 h后的Bode圖

仙人掌結(jié)構(gòu)超疏水涂層（PCFn）的制備示意圖

純鋁、EP和PCFn 涂覆的鋁基體在3.5%NaCl 溶液中的Tafel圖

構(gòu)建負(fù)載有鈰鹽（路線A）或者BTA（路線B）的超疏水SiO2薄膜示意圖

超疏水二氧化硅薄膜負(fù)載BTA前后的SVET及最大陽極電流密度與浸泡時間的關(guān)系

SiO2-IMI的酸/堿刺激促進釋放方式

涂層愈合的Bode演變圖

結(jié)論與展望

超疏水表面因其獨特的疏水性能，在金屬防護領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前的超疏水表面制備工藝大多存在成本高、工藝復(fù)雜、環(huán)境不友好等不足，限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。其次，超疏水表面暴露于惡劣環(huán)境時，因機械破壞和化學(xué)作用，容易失去超疏水性，進而減弱其對于金屬基體的防護性能。因此，如何提高超疏水表面的機械性和穩(wěn)定性仍是今后的研究重點。此外，關(guān)于構(gòu)建具有主動防護功能的超疏水表面，目前大多數(shù)用于負(fù)載緩蝕劑的納米存儲器均為親水型材料，如介孔二氧化硅、黏土礦物、納米碳材料等，這些親水型納米存儲器在疏水體系中的分散性和相容性成了一個新的問題。近期，本課題組嘗試對納米存儲器進行疏水化修飾，制備得到疏水納米存儲器，有望在構(gòu)建具有主動防護功能的超疏水表面上取得新的進展。

引文格式

蔣帆, 趙越, 胡吉明. 超疏水表面在金屬防護中應(yīng)用的研究進展[J]. 表面技術(shù), 2020, 49(2): 109-123.

JIANG Fan, ZHAO Yue, HU Ji-ming*. Research advance in application of superhydrophobic surfaces in corrosion protection of metals[J]. Surface technology, 2020, 49(2): 109-123.