超疏水表面在金属抗腐蚀应用中的研究进展
2021-03-08张欣关金鹤尹华伟胡传波
张欣,关金鹤,尹华伟,胡传波,
(1.重庆三峡学院环境与化学工程学院,重庆 404100;2.香港浸会大学理学院化学系,香港 999077)
近年来,超疏水表面已成为材料领域的热点之一,引起了国内外研究者的极大兴趣。所谓超疏水表面是指具有与水的静态接触角(CA)大于150°,且滚动角(SA)小于10°的表面[1],其最初是人们受到自然界大量动植物表面的特殊疏水现象的启示而得来的。超疏水的研究始于1997年,Barthlott和Neinhuis提出了“荷叶效应”。他们对200种疏水植物进行表面微形态特征研究后,认为这些植物的表面疏水性是基于表面粗糙度造成的不同的微观结构(如毛状体、角质层褶皱和蜡晶体)以及表皮蜡的疏水性引起的[2]。江雷实验小组在此研究基础上发现,在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构,其超疏水的根本原因就在于这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构[3]。这些从自然界得来的发现都为超疏水的发展提供了理论依据。基于超疏水表面优良的性能,现如今,人工制备的超疏水表面在油水分离[4]、文物保护[5]、自清洁[6]、防水[7]、抑菌[8]、流体减阻[9]等诸多领域发挥着巨大作用,尤其是在金属防腐蚀领域[10]。随着人们环保意识的增强,对防腐蚀材料的要求也越来越高,而传统的有机涂层和金属镀层,部分存在有毒、污染环境、工艺过程复杂等缺点[11]。因此,开发新型、高效的防腐蚀材料具有重大的意义。基于此,超疏水在金属防腐蚀方面具有广阔的应用前景。本文主要介绍了超疏水表面的润湿原理和金属基体上超疏水表面的制备方法,以及具有防护功能的超疏水表面在金属腐蚀防护中的研究和应用进展,并指出了金属基超疏水表面现阶段存在的问题及今后的发展方向。……
