作者介绍

胡吉明，浙江大学教授。获中国化学会青年化学奖（2007）、教育部“新世纪优秀人才”（2011）、浙江省“151”人才（第一层次）（2018）。主持10余项国家级科研项目，承担国家级专业综合改革项目和省级教学改革项目。以项目负责人获2017年教育部自然科学二等奖，获2014年浙江省青年教师教学竞赛一等奖。担任《中国腐蚀与防护学报》《腐蚀科学与防护技术》《表面技术》等期刊的编委。主要从事电化学及腐蚀与防护，特别是涂装防护体系方面的应用基础研究。

文章简介

超疏水表面在金属防护中应用的研究进展

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首先简单介绍了超疏水表面的相关理论，主要包括Young氏方程、Wenzel 模型和Cassie-Baxter 模型。然后，归纳总结了三种制备超疏水表面的有效途径：在低表面能物质上构建微纳米级粗糙结构；先构建出具有微纳米级的粗糙结构，再对表面进行低表面能修饰；一步法完成低表面能修饰和微纳米级粗糙结构的构建。在此基础上，详细地综述了常见的超疏水表面（薄膜或涂层）在金属防护中的应用。进一步介绍了通过在超疏水体系中引入缓蚀剂的方式，构建具有主动防护功能的超疏水表面，并介绍了此种超疏水表面在金属防护中的应用。最后指出了目前的超疏水表面在制备工艺以及耐久性等方面存在的问题，并对其在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。

关键词：超疏水表面；腐蚀防护；缓蚀剂；低表面能修饰；微纳米粗糙结构

论文配图

仿制荷叶制备超疏水表面示意图

棉织物表面构建超疏水表面示意图

试样浸泡在3.5%NaCl溶液中0.5 h后的Bode图

仙人掌结构超疏水涂层（PCFn）的制备示意图

纯铝、EP和PCFn 涂覆的铝基体在3.5%NaCl 溶液中的Tafel图

构建负载有铈盐（路线A）或者BTA（路线B）的超疏水SiO2薄膜示意图

超疏水二氧化硅薄膜负载BTA前后的SVET及最大阳极电流密度与浸泡时间的关系

SiO2-IMI的酸/碱刺激促进释放方式

涂层愈合的Bode演变图

结论与展望

超疏水表面因其独特的疏水性能，在金属防护领域有着广阔的应用前景。然而，目前的超疏水表面制备工艺大多存在成本高、工艺复杂、环境不友好等不足，限制了其在工业生产中的实际应用。其次，超疏水表面暴露于恶劣环境时，因机械破坏和化学作用，容易失去超疏水性，进而减弱其对于金属基体的防护性能。因此，如何提高超疏水表面的机械性和稳定性仍是今后的研究重点。此外，关于构建具有主动防护功能的超疏水表面，目前大多数用于负载缓蚀剂的纳米存储器均为亲水型材料，如介孔二氧化硅、黏土矿物、纳米碳材料等，这些亲水型纳米存储器在疏水体系中的分散性和相容性成了一个新的问题。近期，本课题组尝试对纳米存储器进行疏水化修饰，制备得到疏水纳米存储器，有望在构建具有主动防护功能的超疏水表面上取得新的进展。

引文格式

蒋帆, 赵越, 胡吉明. 超疏水表面在金属防护中应用的研究进展[J]. 表面技术, 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.