【摘 要】
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仿生超疏水表面具有自清洁、防覆冰、防雾、防污、防腐蚀等性能,具有广阔的应用前景。本论文通过水热法、Stober和模板法分别制备了 β-FeOOH、SiO2和KCC-1亚微米粒子,采用喷涂法在镁合金表面构筑了具有独特微结构和低表面能的超疏水表面,涂层以及涂层表面微结构捕捉的空气层有效地隔绝了腐蚀介质与基底的接触,实现对基底的腐蚀防护,同时对涂层的稳定性、自清洁性、抗海藻粘附等性能进行研究。通过环保的
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仿生超疏水表面具有自清洁、防覆冰、防雾、防污、防腐蚀等性能,具有广阔的应用前景。本论文通过水热法、Stober和模板法分别制备了 β-FeOOH、SiO2和KCC-1亚微米粒子,采用喷涂法在镁合金表面构筑了具有独特微结构和低表面能的超疏水表面,涂层以及涂层表面微结构捕捉的空气层有效地隔绝了腐蚀介质与基底的接触,实现对基底的腐蚀防护,同时对涂层的稳定性、自清洁性、抗海藻粘附等性能进行研究。通过环保的一步水热法制备了疏水性的β-FeOOH亚微米粒子,填充至聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,采用操作简便的喷涂法在镁合金AZ31表面制备β-FeOOH/PDMS复合涂层,当β-FeOOH与PDMS质量比为85:100时,涂层达到超疏水状态,水接触角为152.6°,通过摩擦磨损实验、低温及200℃的高温处理、酸碱盐溶液浸泡实验考察涂层的稳定性;电化学测试表明涂层在15天内对基底能起到腐蚀防护作用;此外涂层还表现出优异的自清洁性、防污泥悬挂性和抗海藻粘附性。利用简单的Stober法合成了亚微米二氧化硅微球并进行疏水化修饰,加入至十八胺(ODA)浓度为2%的ODA/PVDF溶液中,在镁合金表面制备SiO2/ODA/PVDF涂层,当二氧化硅添加量为30%、在40℃的烘箱中干燥后得到稳定的超疏水表面,水接触角为156°。摩擦磨损实验和酸碱盐溶液浸泡结果表明涂层有较好的稳定性,砂纸磨损后涂层水接触角降低至108°,经过40℃的热处理发现涂层恢复了超疏水性;在塑料、玻璃、棉布和A4纸上均能形成超疏水涂层,验证了该方法不受基底限制,可广泛应用;同时涂层还具有优异的耐腐蚀性、自清洁性、防污泥悬挂性和抗海藻粘附性。以溴化十六烷基吡啶作为模板,结合煅烧法合成了二氧化硅(KCC-1)微球,分散至聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中,在镁合金表面制备KCC-1/PVDF涂层,经过十六烷基三甲氧基硅烷改性,得到水接触角为155°的超疏水涂层,填充二甲基硅油后得到滑动角为4.5°的超滑表面。摩擦磨损实验中,超滑表面的耐磨性优于超疏水表面,优于空白镁合金;防覆冰实验结果表明超疏水和超滑表面能有效延缓液滴在表面上结冰,此外,该超滑表面还能抵抗其他液体如咖啡以及污泥和海藻的粘附;涂层能长期有效的保护镁合金基底,且超滑涂层的防腐蚀性优于超疏水涂层,其腐蚀抑制效率IE%分别为 100%和 98.28%。
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