在自然界中,生物体为了长久生存和繁衍进化出许多优异的特性,例如一些鸟类羽毛及蝴蝶翅膀的超疏水性、鱼鳞的非浸润性等,以适应外部环境达到生存的目的。其中源于“荷叶效应”的超疏水性使自清洁、防污、防结冰、防腐蚀、低摩擦流体输送和油水分离等新应用成为可能。材料具备高拒水性要求同时具备微/纳米级表面粗糙结构和低表面能物质。
采用有机粉末涂层技术制备超疏水表面是一种环保的方法。所开发的超疏水粉末涂层还有助于保持表面清洁,防止渗水和结冰。然而,据我们了解,文献中关于超疏水粉末涂层及粉末涂层用于制备耐久性超疏水涂层的研究甚少。现有研究需要大量使用纳米颗粒添加剂,这无疑会降低涂层的质量和服役寿命。
华南理工大学材料学院孔纲老师团队近期开发了一种自清洁、超疏水、高耐蚀的无溶剂型有机粉末涂层。由于微纳米颗粒固化时阻碍了有机粉末涂层的微尺度流平,制备的超疏水粉末涂层具有较高的防水性。且通过调节微纳米颗粒的用量,得到的涂层疏水性可在较大范围内调节。在稳定的Cassie-Baxter状态下,常用的水基液体,如咖啡,牛奶,茶在超疏水粉末涂层上形成圆形水珠(图1)。此外,该超疏水有机粉末涂层在水、盐水和酸介质环境维持了其优异的超疏水性能,通过盐雾测试、电化学试验结果表明该超疏水粉末涂层表面可以显著提升涂层在腐蚀环境下的使用寿命(图2)。此外,涂层显示出自清洁、防雨性能。本研究不仅为环境友好型高强度超疏水涂料的制备提供了思路,也为超疏水粉末涂料在户外用品中的应用提供了基础。
图1 不同水基液体在超疏水粉末涂层表面的拒水性
图2 有机粉末涂层和超疏水粉末涂层的划痕盐雾试验