超疏水材料是指与水接触角超过150°、滑动角小于10°的材料。通常,这种超疏水性是通过表面的微/纳米结构和低表面能实现的。目前超疏水涂层已被广泛应用于防冻、表面自清洁、防雾、防水、高效催化、油水分离、生物医学和防腐等多个领域,然而,耐久性差限制了其长期应用的可能性。
在众多用于表面改性的功能性材料中,硅烷因其独特的化学结构、强烈的化学吸附作用,使得硅烷难以从涂层上剥落,以及形成的致密硅氧烷网络结构,为涂层提供有效的腐蚀保护,显著提高了超疏水材料的耐久性。
氢氧化镁(MH)作为超疏水原料,具有无毒、环保、热稳定性良好等优点,而且氢氧化镁成本低廉,可以从丰富的镁源中(如盐湖、海水和含镁矿石等)获取,这使得镁基材料成为制备超疏水表面的理想选择。
近期,中科院青海盐湖研究所李武团队采用特殊的硅烷改性技术,制备出具有自修复能力的超疏水氢氧化镁涂层:
通过将1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(PDTS)处理成水解产物和大量未水解小单元的混合物,剩余的未水解单元在腐蚀过程中水解,并再次修饰暴露的氢氧化镁(MH),从而实现超疏水表面的自修复能力,延长其使用寿命可达到624小时。该涂层还具有优异的超疏水性(水接触角为157.33±4.78°,滑动角为3.80±1.05°)、自清洁性、鲁棒性(附着力:5B,线性磨蚀:2400mm)和高缓蚀效率(线性极化测试中抑制效率高达99.9991%)。因此,本研究进一步推动了低成本、环保、长寿命的超疏水材料在金属防腐领域的应用。
实验过程
涂层在质量分数为3.5%的氯化钠水溶液中
浸泡21天的实验记录:
铁-MH-PDTS制备示意图
铁-MH-PDTS的自修复机理
数据来源与出处
相关研究成果发表在最新一期的《ProgressinOrganicCoatings》上。