具有自相似多孔结构的超疏水PDMS基复合涂层及其机械强度

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Superhydrophobic PDMS-based composite coatings with self-similar porous structures and their mechanical robustness

　　

摘要

仿生超疏水涂层的固有特性赋予了其卓越的防水和防渗透性能，使其非常适合用于保护金属材料。然而，这类涂层机械强度较低，在外部应力作用下容易失效，这限制了它们的使用寿命。受多孔材料中整体超疏水性的启发，本研究报道了一种基于PDMS的多孔超疏水复合涂层（SHPCCs），该涂层通过水包油乳液模板法制备出自相似的多孔结构。关键在于，将微米级的聚乙烯颗粒掺入PDMS基体中，同时向孔结构中添加10 wt%的氟化SiO₂（相对于PDMS基剂），以调节涂层的纳米级粗糙度和表面能。这一策略进一步优化了SHPCCs的表面和内部几何形状，提高了其整体强度模量，并降低了表面能。在测试条件下，优化后的涂层在磨损后仍保持高疏水性，并增强了电化学耐腐蚀性。这项工作为提高多孔超疏水涂层的机械强度提供了可行的策略，并展示了其在海洋金属结构防腐保护中的潜在应用。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

采用水包油乳液模板法制备了具有自相似多孔结构的超疏水PDMS基复合涂层（SHPCCs）。通过加入微米级聚乙烯颗粒和纳米级氟化硅，构建了双尺度粗糙结构，显著提高了SHPCCs的疏水性、耐腐蚀性和机械强度。

仿生超疏水涂层的固有特性赋予了其卓越的防水和防渗透性能，使其非常适合用于保护金属材料。然而，这类涂层机械强度较低，在外部应力作用下容易失效，这限制了它们的使用寿命。受多孔材料中整体超疏水性的启发，本研究报道了一种基于PDMS的多孔超疏水复合涂层（SHPCCs），该涂层通过水包油乳液模板法制备出自相似的多孔结构。关键在于，将微米级的聚乙烯颗粒掺入PDMS基体中，同时向孔结构中添加10 wt%的氟化SiO₂（相对于PDMS基剂），以调节涂层的纳米级粗糙度和表面能。这一策略进一步优化了SHPCCs的表面和内部几何形状，提高了其整体强度模量，并降低了表面能。在测试条件下，优化后的涂层在磨损后仍保持高疏水性，并增强了电化学耐腐蚀性。这项工作为提高多孔超疏水涂层的机械强度提供了可行的策略，并展示了其在海洋金属结构防腐保护中的潜在应用。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

采用水包油乳液模板法制备了具有自相似多孔结构的超疏水PDMS基复合涂层（SHPCCs）。通过加入微米级聚乙烯颗粒和纳米级氟化硅，构建了双尺度粗糙结构，显著提高了SHPCCs的疏水性、耐腐蚀性和机械强度。