【摘 要】
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受荷叶表面自清洁现象启发制备的超疏水涂层在液体输运、器件防结冰、生物传感、船体减阻等方面均具有良好的应用前景。然而,由于无法避免摩擦磨损现象对涂层表面纳微结构造成的破坏,导致其失去表面超疏水特性,严重限制了涂层的实际应用。本文主要针对超疏水涂层机械稳定性与疏水耐久性不足的缺陷,从界面增强与微观结构设计角度出发,探究界面强化、精细结构设计以及微观结构修复性与涂层机械稳定性和疏水耐久性之间的关系,利用
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受荷叶表面自清洁现象启发制备的超疏水涂层在液体输运、器件防结冰、生物传感、船体减阻等方面均具有良好的应用前景。然而,由于无法避免摩擦磨损现象对涂层表面纳微结构造成的破坏,导致其失去表面超疏水特性,严重限制了涂层的实际应用。本文主要针对超疏水涂层机械稳定性与疏水耐久性不足的缺陷,从界面增强与微观结构设计角度出发,探究界面强化、精细结构设计以及微观结构修复性与涂层机械稳定性和疏水耐久性之间的关系,利用简便的喷涂工艺制备出多种机械性能稳定的耐久超疏水涂层。主要研究内容如下:（1）针对UV固化超疏水涂层成膜性与粘附性差的问题,探究界面强化对机械稳定性的影响,通过原位生长以及化学接枝手段,改善UV固化树脂与无机粒子间的界面相容性以及涂层与基板间的界面结合强度。研究结果显示,涂层与基板间具有优异的粘附性,并且涂层在经过1500次打磨后仍能保持良好的超疏水性能,表明界面强化手段能够有效增强超疏水涂层表面的结构稳定性。（2）利用物理高压熔融挤出与化学改性溶胶凝胶相结合的方法,有效提升了PTFE与EP树脂间以及石墨烯与Si O2粒子间的界面结合强度。探究双重界面增强与特殊粒子形貌对涂层表面结构与疏水稳定性的影响。研究结果表明,制备出的高耐磨超疏水EP复合涂层,在经受多次摩擦、刮蹭或弯曲测试后依旧展现出优异的超疏水性能。同时,涂层表面特殊的“纳-微-纳”结构,为水下超疏水涂层提供了双层气膜保护,有效增强了涂层的疏水耐久性。（3）为进一步提升涂层在苛刻条件下的疏水稳定性,利用偶氮二甲酰胺与高长径比CNF复合,在PVDF涂层表面设计制备出精细的“蛋壳-网状”复合结构。通过探究特殊形貌结构对疏水耐久性的影响,发现制得的超疏水涂层在250 k Pa高压水流冲击、热水浸泡、98%H2SO4溶液冲洗等苛刻环境中均具有优异的疏水稳定性。此外,非贯穿多孔蛋壳结构与网状结构相结合不仅降低添加过量无机粒子对涂层机械性能的破坏,同时有效提升了涂层的防腐性能。（4）针对超疏水涂层表面纳微结构破坏后难以修复的问题,通过利用热相变棕榈蜡、弹性氟橡胶粒子以及高弹态氟硅树脂间的协同作用,构筑具有纳微结构修复功能的耐久超疏水涂层。当涂层经受摩擦、划蹭、落球冲击等机械破坏后,通过简单加热处理使涂层表面蜡质物发生固-液相转变,在弹性修复微米结构表面重结晶形成纳米片状结构,实现表面纳微结构与超疏水性能的修复。
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