采 用氧化石墨烯(GO)和納米二氧化硅(SiO2)復合聚二甲基硅氧烷(PDMS)與環(huán)氧樹脂(EP)混合基體,結(jié)合噴涂技術(shù)在Q345鋼片表面形成PDMS-EP@SiO2-GO超疏水涂層,并對涂層的超疏水、自清潔、防污、耐機械磨損、耐化學侵蝕和防腐性能進行研究。
Highlight 1 納米二氧化硅和氧化石墨烯可以幫助涂層構(gòu)筑表面微納米粗糙結(jié)構(gòu),超疏水表面粗糙度較高的微納米結(jié)構(gòu)滯留了大量的空氣,使得液滴與涂層表面的接觸面積顯著減小。空氣膜、低表面能以及較少固-液接觸面積的協(xié)同作用幫助PDMS-EP@SiO2-GO表現(xiàn)出極高的水靜態(tài)接觸角和較小的滾動角,最終發(fā)揮出優(yōu)良的超疏水性能、自清潔功能和防污性能。 2 良好分散性的GO增強了PDMS-EP@SiO2-GO整體的致密度和力學性能。PDMS-EP@SiO2-GO在不同水溫、酸/堿環(huán)境和機械磨損條件下保持了微納米結(jié)構(gòu)的完整,宏觀上表現(xiàn)出了較為穩(wěn)定的超疏水性能。 3 超疏水涂層本身作為隔絕層,并協(xié)同表面空氣膜和毛細管作用,賦予了其良好的耐腐蝕能力;而二維層狀結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯進一步在涂層內(nèi)部形成致密的物理阻隔網(wǎng)絡(luò),減慢了腐蝕介質(zhì)的擴散速率。因此PDMS-EP@SiO2-GO 擁有較低的腐蝕敏感性和較高的耐腐蝕性能。 4 通過簡便、低成本和環(huán)保的方式制備得到的PDMS-EP@SiO2解決了傳統(tǒng)超疏水涂層較弱的機械化學穩(wěn)定性的問題,推動了超疏水涂層在材料保護領(lǐng)域的實際應(yīng)用。
PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2、PDMS-EP@SiO2-GO表面微觀形貌
PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2和PDMS-EP@SiO2-GO水黏附性試驗結(jié)果 (水滴在涂層表面經(jīng)歷接近、接觸、擠壓、抬起和離開5個過程) PDMS-EP、PDMS-EP@SiO2和PDMS-EP@SiO2-GO耐熱水和耐酸堿試驗結(jié)果
砂紙摩擦和膠帶粘脫試驗后涂層表面水接觸角 (內(nèi)置圖像為PDMS-EP@SiO2-GO表面水接觸角)
涂層的Nyquist曲線(內(nèi)置圖為擬合等效電路圖)、Bode曲線和Rct值
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