Page 95 - 涂料工业2024年第02期电子刊

王一凡等：超疏水涂层及其功能化研究进展

率达到 80%，对不同基材均表现出良好的黏附性，且
（a） （b）
具有优良的耐久性。卜庆朋等 通过浸渍提拉法在
[38]
玻璃表面形成透明的聚苯乙烯@二氧化钛复合粒子
40 μm
1 μm
涂层，再经过辛基三乙氧基硅烷疏水化，制得透明超
疏水涂层。该涂层的水接触角达 152°，硬度为 3H，透
100 μm 100 μm
光率达89. 1%。
2. 5 自修复超疏水涂层 （c）29.9 ℃ （d）69.6 ℃ （e） 79.9 ℃ （f）82.5 ℃

超疏水涂层在使用过程中，其表面的微纳米粗
糙结构极易受到外力刮擦而被破坏，同时修饰的低
表面能物质也会在日照或者强酸强碱的恶劣环境中 图6 GO-SMEP/PFDT-PDMS@SiO 涂层近红外光辐照修复前
2
被分解，从而导致超疏水性的丧失。将自修复性与 后的表面形貌及不同辐照时间对应的红外热成像图
超疏水性结合起来制备自修复超疏水涂层，可以使 Fig. 6 Morphologies of the GO-SMEP/PFDT-PDMS@SiO 2 健
其表面的超疏水性丧失后自发地或者在一定条件下 coating before and after healing by irradiation of near 康
应
工
探
infrared and the infrared thermal imaging maps at 科
恢复 。朱航等 以含有丰富氢键的超支化聚合物
[40]
[39]
different time ·
索
用
（HB-PDMS）作为黏性自修复聚合物，通过十四酸对 学
艺
粗糙结构是实现超疏水性的必备要素之一，但是其 安
纳米 SiO 进行疏水改性作为疏水粒子以构筑表面粗
研
技
视
开
2 在使用过程中受到外力刮擦或者因热氧作用发生老 全
糙结构，制备了自修复超疏水涂层。该涂层的水接
化而易于被破坏，从而丧失超疏水性；与普通超疏水 ·
究
发
点
触角和滚动角分别为 152. 61°和 1. 9°。用刀片划伤 术
涂层相比，功能性超疏水涂层兼具超疏水性和导电 环
涂层后，经过简单热处理即可修复划痕，自修复性能
性等其他功能，应用范围更为广泛，但如何将超疏水 境
优异。此外，该涂层还表现出良好的防腐性能，缓蚀
性和其他功能有效结合起来使其发挥协同作用，是
效率达 87. 53%。赵亚梅等 以具有光热效应的自修
[41]
此类涂层在实际应用时需要重点关注和研究的问
复涂层氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂（GO-SMEP）
题。在后续的超疏水涂层研究中，科研工作者应着
为底层，以多级粗糙微纳米结构的超疏水涂层全氟
力解决上述关键技术，并需要对功能性超疏水涂层
癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@二氧化硅
的结构设计和构建工艺进行优化，使其易于大规模
（PFDT-PDMS@SiO）为表层，基于双层设计获得了一
生产并在不同的领域中发挥关键作用，以真正实现
2
种快速修复物理损伤的光热自修复超疏水涂层 GO-
其实际应用价值。
SMEP/PFDT-PDMS@SiO 。经过 808 nm 近红外光照
2
射 3 min，其表面温度可从 29. 9 ℃升至 82. 5 ℃，物理 参考文献
划痕可从40 μm修复至约1 μm（图6）。
[ 1 ] ZHANG C，MCADAMS D A，GRUNLAN J C. Nano/micro-
3 结 语 manufacturing of bioinspired materials：a review of methods
to mimic natural structures[J]. Advanced Materials，2016，
目前，超疏水涂层在制备技术上已经较为成熟 28（30）：6292-6321.
并实现了多样化，在许多领域都具有十分重要的应 [ 2 ] KHAN M Z，MILITKY J，PETRU M，t al. Recent advances
e
用价值。特别是随着超疏水涂层的功能化，其在某 in superhydrophobic surfaces for practical applications：a
些特殊领域中所起的作用不可替代。然而，在超疏 review[J]. European Polymer Journal，2022，178：111481.
水材料及其功能化的研究开发及应用过程中，还存 [ 3 ] 张拓，阮军. 荷叶疏水机理与仿乳突固体颗粒在超疏水涂
层中的应用研究进展[J]. 涂料工业，2019，49（7）：81-87.
在若干关键技术需要解决。例如，一些超疏水涂层
[ 4 ] BARTHLOTT W，NEIHUIS C. Purity of the sacred lotus，or
的制备过程复杂冗长且需要用到特殊设备或对环境
escape from contamination in biological surfaces[J]. Planta，
有害的含氟化合物，造成成本高、无法大规模生产和
1997，202（1）：1-8.
应用、污染环境等诸多问题；超疏水涂层大多采用低
[ 5 ] 江雷. 仿生智能纳米材料[M]. 北京：科学出版社，2015.
表面能的非极性物质为主体材料，难以与极性基材 [ 6 ] 高姗 . 超疏水棉织物的制备及功能化研究[D]. 广州：华
之间形成长期牢固的附着，会影响其使用寿命；微纳 南理工大学，2021.
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