具有机械稳定性、抗污染和自清洁性能的铝合金表面纳米二氧化硅防腐超疏水涂层

具有机械稳定性、抗污染和自清洁性能的铝合金表面纳米二氧化硅防腐超疏水涂层

        铝合金因其优异的机械加工性、良好的焊接特性、高韧性和致密性而广泛应用于航空航天、交通运输、建筑材料等工程领域。然而，由于应用过程中的腐蚀失效，会产生重大的经济损失。关于腐蚀问题，受荷叶效应[5]的启发，许多学者发现仿生超疏水表面可以有效降低腐蚀速率，达到合金材料的保护目的。超疏水表面由于其独特的固-气-液三相复合界面，表现出强烈的驱离腐蚀性液体的特性。此外，空气相还会进一步阻碍合金基体与腐蚀介质的物理接触，从而增强这种防腐效果。目前铝合金超疏水表面的制备策略主要分为两种方式，即最基本的加减法制造原理。第一种也是报道最多的类型是在铝合金表面构建微/纳米复合结构，并结合以下改性处理。崔等人使用浓盐酸对铝合金进行喷雾蚀刻，获得粗糙度均匀的微纳米结构。月桂酸改性后，获得了水接触角为153.7°、滚动角为8.9°的超疏水表面。Xin等人采用纳秒紫外激光垂直交叉扫描技术在铝合金表面制备微弹阵列结构。在1H，1H，2H，2H-全氟二烷基三乙氧基硅烷异丙醇溶液改性2小时后，获得了水接触角为163°的超疏水表面。Khajavian等人[14]通过化学蚀刻方法制备了具有分级迷宫状结构的超亲水铝合金。上述方法很容易在铝合金表面制备超疏水结构，但往往存在成本高、不方便的缺点，严重限制了其实际应用。更重要的是，超疏水结构，特别是已报道的针状、花瓣状、杆状、絮凝剂和蓬松的纳米结构，即使在小摩擦力的作用下，也极易受到机械损伤和分离，从而导致防腐功能崩溃。

        因此，制备耐用、稳定的超疏水铝合金表面是工程防腐的迫切发展趋势。在这种情况下，提出了另一种不同于上述结构配置技术的铝合金超疏水制备方法，即涂层技术。与超疏水结构相比，相应的涂层大大降低了应力集中的概率，从而表现出优异的承载能力。Tong等人通过TMES改性SiO2的非氟化自组装沉积制备了超疏水涂层，该涂层对水表现出优异的排斥性（WSA:1°），对水滴具有较强的排斥作用。张等人利用软硬技术制备了一种超疏水涂层。十八烷基三甲氧基硅烷进一步改性后，其水接触角达到155.1°± 1.6°，滚动角度为7° ± 1.0°。Subeshan等人通过等离子喷涂制造了一种超疏水表面，其水接触角为168.54。然而，这种已报道的超疏水涂层方法是以不便和高成本进行的。纳米二氧化硅是一种典型的陶瓷颗粒，具有优异的耐热性和抗氧化性。其分子状态是以四面体为基本结构单元的三维网络结构。在这种结构中，氧和硅原子通过具有高键能的共价键直接连接，从而显示出强结构。这里，耐腐蚀的超疏水sio2@pfdtes@采用一步低成本空气喷涂法在铝合金表面制备了具有优异机械稳定性和自清洁性能的聚氨酯涂层。系统研究了纳米SiO2添加量对涂层润湿性、微观结构和粗糙度的影响。此外，还对其耐腐蚀性、机械稳定性、耐污染性和自清洁性能进行了详细的讨论。这项工作为低成本、坚固和耐腐蚀涂层的工程应用奠定了坚实的基础。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884223041998