科学家制造一个环保的超疏水复合涂料

在最近发表在《杂志》上的文章中材料的前沿亚博网站下载研究人员报道了制造氧化铝/聚二甲基硅氧烷的超疏水和环保涂层（al₂o₃@pdms）使用PDM的机械鲁棒性复合材料，Al₂o₃纳米颗粒（yabo214NP）和喷雾涂料方法。

学习：环保性抗腐蚀超疏水性₂o₃在高大气湿度下，@pdms涂层涂有盐差异性自我钙化行为。图片来源：Stock-Asso/Shutterstock.com

研究人员还评估了这种强大而超疏水的Al₂o₃@pdms涂层。

背景

由于其可焊接性，高特异性，低成本和可加工性，碳钢经常用于工业和工程结构的结构应用中。然而，各种服务环境的积极特征会导致暴露的碳钢的严重腐蚀和恶化，从而导致巨大的财务损失和不可避免的安全性不事。

超疏水性Al的制备程序的示意图₂o₃@pdms复合涂料。图片来源：Zhang，B等人，材料的边界亚博网站下载

根据广泛的研究，最大程度地减少金属腐蚀可能性的最有效方法之一是应用多功能保护涂层。由于它可以在周围环境和金属表面之间充当无润湿的物理障碍，因此近年来，受生物启发的超疏水涂层的产生已成为抗腐蚀研究领域的重要主题。

已知的滑动角小于10°且稳定的水接触角超过150°的表面具有自然风格的超疏水性。产生超疏水材料的两个最重要的要求是微/纳米/二进制粗糙特征和低表面能。亚博网站下载

许多过程已用于创建超疏水表面。然而，尽管科学界取得了巨大进展，但大规模生产和超疏水材料的广泛实用应用仍然存在一些限制。亚博网站下载鉴于这些挑战，设计和开发简单，低成本，环保的超疏水涂料，而无需使用基于氟的化学物质进行有效的抗腐蚀应用非常重要。

关于研究

在本研究中，Al₂o₃具有内在疏水性的NP和PDM用于设计和产生超疏水性Al₂o₃@pdms复合涂料利用简单的一步无氟喷雾涂料方法。研究了表面润湿性的演变。₂o₃NPS/PDMS质量比（1：2，1：4，3：4，1：1，3.2和5：4）。

随后，化学成分，表面形态，NaCl盐差异行为，抗腐蚀特征，动态水滴接触过程以及AL的机械稳定性₂o₃@pdms复合涂层均通过使用XPS，EDS，FESEM，电化学强迫光谱，电位动力学极化和接触角技术进行深入研究。

（A – F）水滴的动态接触过程在做准备的超疏水性Al上₂o₃@pdms复合涂料。图片来源：Zhang，B等人，材料的边界亚博网站下载

进行电化学测量以评估超疏水性AL的耐腐蚀能力₂o₃与裸露的Q235碳钢相比，@pdms涂层。此外，在高大气湿度下，NaCl盐颗粒的差异行为及其瞬时自钙化现象yabo214₂o₃@pdms涂层阐明了。

观察

在这项研究中，研究人员观察到，用于产生超疏水性AL₂o₃@pdms复合涂料，质量比为5：4（Al₂o₃/pdms）是最佳的。发现固体表面和水滴之间的粘合力在生长的超疏水涂层中非常低。

超疏水性AL₂o₃@pdms涂层有| z |_{0.01 Hz}值1.53 x 10⁷ω.cm²，与具有| Z |的裸Q235碳钢相比，它比四个数量级高四个数量级。_{0.01 Hz}值1.31 x 10³ω.cm²。这证明了AL的特殊腐蚀特征₂o₃@pdms涂层。此外，超疏水性Al₂o₃@pdms涂料的E_corr在正方向上改变了0.27 V，幅度的减小_corr被发现超过四个订单。

在准备好的超疏水性Al上的单个和双NaCl盐颗粒的差异行为yabo214₂o₃@pdms涂层展示了瞬时的自钙化和球形盐水液滴。这表明，超疏水表面的Cassie -baxter界面相接触可能是在具有较高相对湿度的工业和海洋环境中抑制大气腐蚀的有效障碍。

裸Q235碳钢的电位动力学极化曲线和应有的超疏水性Al₂o₃@pdms涂层的扫描速率为0.167 mV/s。图片来源：Zhang，B等人，材料的边界亚博网站下载

结论

总之，使用一种简单的单步独立的喷雾涂层技术来创建一种环保和弹性的超疏水性Al₂o₃@pdms涂层，无危险的氟化物。由Al引起的微/纳米粗糙度₂o₃NPS和PDMS的低表面能均有助于产生耐水性超疏水性。

超疏水性AL₂o₃@pdms涂层| z |_0.01赫兹和r_CT根据电化学研究，发现值比裸露的Q235碳钢大四个数量级。这表明独立于底物的超疏水性Al₂o₃@PDMS复合涂层具有出色的适应性和腐蚀抑制能力。

在Al上观察到了NaCl盐颗粒的瞬时自钙化和差异行为yabo214₂o₃@pdms涂层。这意味着超疏水表面可以充当有效的屏障，以防止盐水液体薄膜的形成并保护下面的底物免受腐蚀。

总体而言，研究人员认为这种艰难而又超级疏水的AL₂o₃@pdms涂层应易于应用于一系列底物，并将在自我清洁，液体驱动性，耐腐蚀性以及其他区域中找到应用。

来源

Zhang，B.，Yan，J.，Xu，W.，等。环保性抗腐蚀超疏水性₂o₃在高大气湿度下，@pdms涂层涂有盐差异性自我钙化行为。材料的边界9（2022）。亚博网站下载https://www.frontiersin.org/yabo214articles/10.3389/fmats.2022.839948/full

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