船用金属超疏水表面的防污性能研究
船舶防污涂层材料的性能研究与改进
船舶防污涂层材料的性能研究与改进导言：航海是人类的重要交通方式之一，但是船舶在长时间的水中运行中会面临严重的污垢和腐蚀问题。
因此，为了保护船舶的耐久性和外观，船舶防污涂层材料的性能研究与改进变得至关重要。
本文将探讨船舶防污涂层材料的性能以及如何改进。
一、船舶污垢和腐蚀的危害船舶在海洋环境中长时间运行，污垢沉积和腐蚀是不可避免的问题。
首先，污垢的积聚会增加船舶的阻力，并降低其速度和燃油效率。
此外，污垢还可能导致机械设备故障，增加船舶的维护成本。
其次，海水中的腐蚀性物质会直接损害船舶的金属结构，降低其强度和耐久性。
因此，船舶防污涂层的研究与改进具有重要的实际意义。
二、现有船舶防污涂层材料的性能1. 防污特性：船舶防污涂层材料通常具有抗污垢和抗海洋生物附着的特性。
一些防污涂层通过表面结构和化学成分来降低粘附性，减少污染物附着并方便清洁。
某些涂层还可以释放活性物质，如铜等，以抑制海洋生物的生长。
2. 耐蚀性：船舶防污涂层材料需要具有良好的耐腐蚀性能，以防止海水侵蚀金属表面。
在耐蚀性方面，目前大多数涂层材料采用了多层复合结构，将不同功能的材料层叠加在一起，以提高抗腐蚀能力。
3. 附着力：防污涂层材料需要具有良好的附着力，以确保长时间在水中运行时不会脱落。
为了提高附着力，可以对金属表面进行特殊处理或添加附着剂等。
4. 经济性：船舶防污涂层材料除了需要优秀的性能外，还需要具有较低的成本和易于施工的优势，以满足船舶维护的经济性要求。
三、改进船舶防污涂层材料的研究方向1. 利用纳米技术：纳米颗粒具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，可以用于改善船舶防污涂层的性能。
例如，添加纳米颗粒可以增强涂层的硬度和耐蚀性，改善防污特性，并提高附着力。
2. 开发新型防污涂层材料：目前大多数的船舶防污涂层材料是基于聚合物的，但是相对而言，聚合物的性能还有提升的空间。
因此，开发新型防污涂层材料，如采用新型聚合物或其他材料的防污涂层，可以进一步改善性能。
超疏水表面的研究进展
政府和相关机构应提供政策支持和资金扶持，以 促进超疏水表面技术的跨学科合作和技术转化。
05
超疏水表面的最新研究动态
高性能超疏水表面的研究
高耐久性超疏水表面
通过优化材料和制备工艺，提高超疏水表面的耐久性，使其在长期使用过程中保 持稳定的超疏水性能。
多功能超疏水表面
除了超疏水性能外，还具备其他功能，如自清洁、防冰冻、抗腐蚀等，以满足更 多实际应用需求。
形成机制
物理机制
超疏水表面的形成依赖于表面微观结构与空气层 的共同作用，使水滴在表面形成球状，易于滚动 和脱离。
化学机制
通过在表面引入低表面能物质，如氟代烃或硅氧 烷，增加表面的疏水性。
表面微观结构
01
粗糙结构
超疏水表面的微观结构具有复杂的粗糙度，能够 捕获和固定大量空气，降低表面能。
02
微纳复合结构
超疏水表面的研究进 展
目录
• 超疏水表面的基本原理 • 超疏水表面的制备方法 • 超疏水表面的应用领域 • 超疏水表面的研究挑战与展望 • 超疏水表面的最新研究动态
01
超疏水表面的基本原理
定义与特性
定义
超疏水表面是指水滴在表面接触角大于150°，滚防污、防冰、自清洁等 特性。
中的问题。
技术成熟度
目前超疏水表面技术尚未完全成 熟，需要进一步的研究和优化以
提高其性能和稳定性。
跨学科合作与技术转化问题
1 2 3
知识交流与共享
跨学科合作需要不同领域的专家进行深入的知识 交流与共享，以促进超疏水表面技术的创新和发 展。
技术转化效率
将实验室研究成果转化为实际应用需要高效的转 化机制和技术支持，以确保技术的可行性和可持 续性。
金属基体超疏水表面制备及应用的研究进展
直增大 。 目前 实 验 资 料 表 明ｌ 疏 水 性 最 好 的材 料 ２ ，
Ｅ ７ １ 其 光 滑 表 面 的 接 触 角 仅 为 １ ９ ０ 。 该 角 度 Ｃ２， １． ５， 远 没 有 达 到 超 疏 水 的要 求 。
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９ ４
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润 湿性 是 固 体 表 面 的 重 要 性 质 之 一 ｌ ， 用 接 触 ＿ 常 １ 角来衡量 ， 当接 触 角 小 于 ９ 。 为 亲 水 表 面 ， 于 ５时 ０时 小 。 为 超 亲水 表 面 ， 于 ９ 。 为 疏 水 表 面 ， 于 １ ０时 为 大 ０时 大 ５。 超 疏 水 表 面 。 在 自然 界 中 ， 处 可 见 超 疏 水 现 象 ， 到 荷
限 制 ，ｙ ） ） 不 会 无 限 制 地 降 低 ， ０ 并 不 会 一 （ 一 ， 并 － 即 值
ｓｅ ａ ｔｒ 型 。 目前 ， 属基体 超疏水 表面 的常用制 ｉ Ｂ ｘｅ 模 金
备 方 法 有 阳极 氧 化 法 、 电化 学 沉 积 法 、 学 腐 蚀 法 、 化 化 学沉积 法 、 步浸泡 法 、 氧化法 、 板法 、 合 法等 。 一 热 模 复
超疏水铝合金表面的制备、耐腐蚀及防污性能研究
超疏水铝合金表面的制备、耐腐蚀及防污性能研究超疏水铝合金表面的制备、耐腐蚀及防污性能研究摘要：近年来，超疏水表面的制备及应用研究取得了很大进展。
本文以铝合金为研究对象，通过表面处理方法制备具有超疏水性能的铝合金表面，同时对其耐腐蚀性能和防污性能进行了研究。
研究结果表明，采用适当的表面处理方法能够显著提高铝合金表面的超疏水性能，并具备较好的耐腐蚀性能和防污性能，为其在航空、汽车和建筑等领域的应用提供了一定的理论和实践基础。
关键词：超疏水；铝合金；表面处理；耐腐蚀性能；防污性能1. 引言超疏水表面是一种具有特殊性质的表面，其特点是具有非常高的液滴接触角，液滴在其上无法形成明显的接触，无法在其上停留或扩展。
超疏水表面的应用领域广泛，比如自清洁涂料、抗污染材料、防腐蚀涂层等。
铝合金作为一种广泛应用于航空、汽车和建筑等领域的材料，其表面的超疏水性能研究具有重要的理论和实践意义。
2. 铝合金表面处理方法冷轧表面处理、阳极氧化和化学修饰等方法是常用的铝合金表面处理方法。
本研究选用阳极氧化和化学修饰相结合的方法处理铝合金表面，以提高其超疏水性能。
阳极氧化能够在铝合金表面形成一层致密的、具有良好耐蚀性的氧化膜，而化学修饰则能够在氧化膜上形成微纳米结构，进一步增强其超疏水性能。
3. 表面性能测试对经过表面处理的铝合金样品进行表面性能测试。
首先测试其接触角，采用水滴接触角测量仪，将水滴滴在铝合金表面，通过测量水滴与表面之间的接触角来评估其超疏水性能。
同时，采用扫描电子显微镜（SEM）观察样品表面的微观形貌，并进行表面粗糙度的测试，以评估其超疏水性能的原因。
4. 耐腐蚀性能测试采用电化学方法测试表面处理后的铝合金样品的耐腐蚀性能。
通过测量其极化曲线和阻抗谱，评估其在不同腐蚀介质中的耐腐蚀能力。
5. 防污性能测试测试表面处理后的铝合金样品的防污性能。
将不同类型的污渍（如油、墨水、咖啡）滴在样品表面，观察其在表面的滞留情况，并通过洗涤、冲刷等方法对其进行清洁，评估其防污能力。
超疏水表面在金属抗腐蚀应用中的研究进展
(a)
(b)
(c)
图 1 液滴在不同固体表面的浸湿现象：(a)Young 氏模型、(b)Wenzel 模型和(c)Cassie-Baxter 模型[15]
Figure 1 Wetting states of droplet on diff model, (b) Wenzel model, and (c) Cassie-Baxter model [15]
2 金属基超疏水表面的制备方法
根据研究自然界动植物疏水特点的理论，制备超疏水表面的思路大体上可以分为两类：一类是在低 表面能的材料表面构建微纳米粗糙结构[16]，另一类是在具有微纳米粗糙结构的材料表面用低表面能物质 进行修饰[17]。目前，已有较多报道制备金属基超疏水表面的方法，比如水热法[18]、刻蚀法[19]、电化学沉 积法[20]、阳极氧化法[21]、模板法[22]、喷涂法[23]等。其中有些方法和技术存在造价昂贵或应用场景受限的 弊端，因而不能大规模应用。构建一种简单、快捷、经济有效的超疏水表面就变得非常有必要，而采用 微纳米结构的构建和低表面能材料的改性依旧是现阶段制备人工超疏水表面的主要方法。 2. 1 水热法
液接触面积可增大固体表面与水的接触角，故而提高固体表面的疏水效果，该模型对预测液滴在复合基
底表面的接触角较为准确[14]。图 1 所示为 3 种理论模型的示意图[15]，随着固体表面粗糙度因子或疏水性
的增强，液滴变得更有利于搁置在粗糙表面。因此，通过调整固体表面的微观形态或减少固液接触界面
的比例，可以实现水接触角大于 150°的超疏水状态。
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超疏水表面在金属抗腐蚀应用中的研究进展
来说，对于理想中平坦、光滑的固体表面，其接触角可用 Young 氏方程[式(1)]表示。
超疏水材料的研究现状及应用
超疏水材料的研究现状及应用超疏水材料的研究现状及应用摘要: 超疏水表面材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。
由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注，本文简述了超疏水表面的制备方法，归纳了超疏水表面的应用,对超疏水表面研究的发展进行了展望。
关键词:超疏水表面材料;微流体系统;表面制备方法;表面应用Superhydrophobic materials Researchand ApplicationLi Yongliang(Jiangnan University, College of Chemistry and Materials Engineering JiangsuWuxi 214122,China)Abstract: Superhydrophobic surface material with a waterproof, anti-fouling, can reduce the viscosity of the fluid and other excellent features, is currently one of the hot functional materials. As super-hydrophobic surface in the self-cleaning surfaces, microfluidic systems, biocompatibility and other potential applications, research on super-hydrophobic surface caused a great deal of attention, this paperoutlines the super-hydrophobic surface preparation methods, summarized the super-hydrophobic surface application of research for the development of super-hydrophobic surfaces were discussed.Keywords: Superhydrophobic surface material; Microfluidic systems; Surface preparation methods; Surface application近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。
超疏水铝表面抗腐蚀性研究进展
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 463-470Published Online May 2018 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2018.85052Research Progress on Corrosion Resistance of Superhydrophobic Aluminum SurfaceZe’en Zhao1, Danyuan Li2, Yongmao Hu2, Shuhong Sun1, Yan Zhu1*1Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan2Dali University, Dali YunnanReceived: Mar. 23rd, 2018; accepted: May 4th, 2018; published: May 11th, 2018AbstractDue to rough surface structure and low surface energy, superhydrophobic surfaces of alumi-num-based materials have the properties of corrosion resistance, self-cleaning, antibacteria, an-ti-icing, and anti-dragging, etc. This paper reviews the preparation of superhydrophobic surface of aluminum and its alloy and summarizes the mechanism of corrosion resistance of superhydro-phobic aluminum surfaces. Meanwhile, the development of superhydrophobic materials is dis-cussed.KeywordsSuperhydrophobic Surface, Aluminum, Corrosion Resistance超疏水铝表面抗腐蚀性研究进展赵泽恩1，李丹媛2，胡永茂2，孙淑红1，朱艳1*1昆明理工大学，云南昆明2大理大学，云南大理收稿日期：2018年3月23日；录用日期：2018年5月4日；发布日期：2018年5月11日摘要铝基超疏水表面由于自身的表面粗糙结构以及低表面能特性，具备了抗腐蚀、抗菌、抗结冰、自清洁以及对流体产生很低的表面阻力等性能，具备极好的应用前景和重要的研究价值。
超疏水金属材料的制备与性能研究
超疏水金属材料的制备与性能研究导语：在日常生活中，我们常常会遭遇到如墙壁上的液体污渍、汽车挡风玻璃上的雨水等问题。
如果这些表面具有较好的疏水性，液体将会迅速滑落而不残留，给我们的生活带来极大便利。
近年来，科学家们通过研究发现，制备超疏水金属材料可以有效解决这些问题。
本文将介绍超疏水金属材料的制备方法和性能研究。
一、超疏水金属材料的制备方法1. 表面纳米结构化法超疏水金属材料的核心在于其表面的微纳米结构。
科学家们通过表面纳米结构化法制备超疏水金属材料。
这种方法可以利用化学腐蚀、电化学沉积、溶液旋涂等技术，在金属材料表面形成微纳米结构。
这些微纳米结构可以增加金属表面的接触角，使液体无法在表面上保持稳定的液膜，从而实现超疏水的效果。
2. 表面改性法除了表面纳米结构化法，表面改性法也是制备超疏水金属材料的常用方法之一。
这种方法在金属表面涂覆一层特殊的材料，如聚氨酯、聚合物等，以改变金属表面的性质。
这些涂层具有较高的疏水性，可以使金属表面呈现出超疏水的效果。
同时，这种方法还可以通过调节涂层的粗糙度和厚度等参数来实现不同程度的疏水性。
二、超疏水金属材料的性能研究1. 液滴滑行性能研究超疏水金属材料的一个重要性能指标是液滴在其表面的滑行性能。
科学家们通过实验研究发现，制备的超疏水金属材料可以使液滴在其表面迅速滑行，而不会残留。
这种滑行性能不仅便于除去表面的液体污渍，还可以减少水滴在汽车挡风玻璃上的滞留，提高行车安全。
2. 自清洁性能研究超疏水金属材料的另一个重要性能是自清洁性能。
科学家们通过观察发现，超疏水金属材料表面的微纳米结构和涂层能够阻碍污渍的吸附，并且当有雨水等清洗液体作用时，这些污渍会随之被冲刷走。
而在干燥的天气条件下，超疏水金属材料的表面也能自动振荡，进一步清除附着的污渍，保持表面的干净。
3. 光学性能研究超疏水金属材料的微纳米结构和涂层还可以对光学性能产生影响。
科学家们发现，通过调节微纳米结构的形状和密度，可以使超疏水金属材料具有特殊的光学效果，如光学反射、折射等。
超疏水绝缘涂层制备与防冰、防污研究现状
超疏水绝缘涂层制备与防冰、防污研究现状李剑;王湘雯;黄正勇;赵学童;王飞鹏【摘要】Icing disaster is one of the most serious threats to the security and stability of power system. With many excellent properties such as low wettability and low surface energy, super hydrophobic insulation coatings can improve the anti-icing and anti-pollution performance of transmission lines effectively. In this paper, the current research of super hydrophobic coatings in power system including preparation and application is summarized. The basic properties of super hydrophobic insulating coatings are introduced, such as electrical insulation, chemical stability and mechanical property. Compared with other common coatings, the mechanism of super hydrophobic coatings in delaying the icing of insulators is expounded, indicating that the hydrophobic coating has good anti-icing and anti-pollution performance. In addition, the application of super hydrophobic coatings in the field of corrosion protection is also introduced. Finally, the issues about future research on super hydrophobic coatings are raised. In order to improve comprehensive performance of the coating, it is important to focus on the economy of the preparation method, the long-term performance of the surface and the mechanism of anti-pollution flashover.%输电线路的覆冰灾害是电力系统最严重的威胁之一.超疏水绝缘涂层具有强憎水性和低表面能,因而具有提高输电线路防覆冰与防污性能的潜力.对超疏水绝缘涂层的制备方法及其在电力系统中的应用研究现状进行概述,介绍超疏水绝缘涂层的电绝缘性、化学稳定性、机械稳定性等基本性能,对比分析超疏水绝缘涂层与普通憎水性绝缘涂层的防覆冰与防污性能,阐明超疏水绝缘涂层在延缓绝缘子覆冰方面的机理.此外,对超疏水绝缘涂层在耐腐蚀等领域的应用研究现状也进行了介绍.提出在未来输电线路超疏水绝缘涂层的研究中,应重点关注制备方法的经济性、涂层表面的长效性以及防污闪机理等方面的关键问题,提升涂层的综合性能.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)016【总页数】15页(P61-75)【关键词】超疏水涂层;电绝缘;防覆冰;防污闪;稳定性【作者】李剑;王湘雯;黄正勇;赵学童;王飞鹏【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TM215为应对电力能源地理分布不平衡问题，我国提出了西电东送、南北互供、超级电网[1]以及全球能源互联网[2]发展战略。
船舶防污涂层的制备与应用研究
船舶防污涂层的制备与应用研究1. 引言在航海工业中，船舶防污涂层的研究与应用一直备受关注。
船舶防污涂层的主要目的是减少水下摩擦阻力，提高船速，降低燃料消耗。
本文将探讨船舶防污涂层的制备方法和应用研究。
2. 船舶防污涂层的制备方法2.1 物理防污涂层物理防污涂层是指通过改变船舶表面的物理性质来防止污物附着。
常见的物理防污涂层制备方法包括凸起纹理、表面超疏水和超亲油处理。
其中，凸起纹理是通过在船体表面形成微小的凸起结构，使污物无法附着或很难附着。
表面超疏水和超亲油处理则是利用特殊涂层材料使船体表面具有高度的疏水性或亲油性，从而防止污物附着。
2.2 化学防污涂层化学防污涂层是通过在船舶表面形成一层具有特殊化学性质的涂层来防止污物附着。
化学防污涂层制备常用的方法包括添加防污剂、改变涂层材料的化学结构以及利用特殊的反应性分子。
添加防污剂是将具有防污功能的化合物加入涂层中，通过释放抑制剂或抑制污物附着的物质来实现防污效果。
改变涂层材料的化学结构和利用特殊的反应性分子则是通过改变涂层的化学性质，使其具有防污能力。
2.3 生物防污涂层生物防污涂层是指在船舶表面形成一层具有生物抗附着能力的涂层，防止生物附着和生物腐蚀。
生物防污涂层制备方法包括添加生物抑制剂、利用具有生物抗附着能力的材料以及利用纳米技术。
添加生物抑制剂是在涂层中加入一些具有杀菌、抗生物附着能力的物质，从而阻止生物污物附着；利用具有生物抗附着能力的材料和纳米技术则是通过改变涂层表面的形貌和结构，使其不利于生物附着。
3. 船舶防污涂层的应用研究3.1 防污性能测试船舶防污涂层的性能评估是研究的重点之一。
常用的测试方法包括防污性能测试、批量生物附着测试和耐候性测试。
防污性能测试主要通过模拟真实环境下的污物附着情况，评估涂层对各类污物的抑制能力。
常见的污物包括海藻、海绵、藤壶等。
批量生物附着测试则是通过将涂层样品放入生物观测池中，观察附着生物的数量和附着程度，评估涂层对生物附着的抑制能力。
超疏水表面材料的设计与制备
超疏水表面材料的设计与制备随着科学技术的不断进步，人类对材料的要求也越来越高。
其中，超疏水材料的研究和应用在近年来得到了广泛关注。
超疏水表面材料具有强大的防污性能和自清洁能力，能够应用于各种领域，如纺织品、建筑材料和光学涂层等。
本文将从超疏水表面材料的设计原理、制备方法和应用前景三个方面进行论述。
首先，超疏水表面材料的设计需要考虑其表面形貌和化学组成两个重要因素。
在表面形貌方面，根据“莲叶效应”，材料表面的微观结构应尽量增加表面的粗糙度，使水滴接触面积减小，从而使水滴在表面上呈现近似滚动的状态。
常见的表面形貌设计包括微柱状、微针状和微球状等。
此外，表面化学组成也对超疏水性能起到重要作用。
通过在材料表面引入疏水性分子，可以增加材料与水之间的接触角，进一步降低液体在表面上的粘附性。
其次，超疏水表面材料的制备方法多种多样。
常见的方法包括化学法、物理法和生物法等。
化学法是制备超疏水材料的主要方法之一。
通过在材料表面构建特定的化学键或功能基团，使其表面变得疏水。
例如，通过在金属表面形成一层氧化膜，可以使得金属表面呈现出超疏水性。
物理法主要通过改变表面结构和形貌来实现超疏水性能的增强。
例如，利用雷射刻蚀或电解氧化等方法可以在金属表面形成微观或纳米结构，从而实现超疏水性。
生物法则通过模仿自然界中一些生物表面的结构和材料，来制备超疏水材料。
例如，蜡菊叶片表面的微小颗粒结构可以启发设计高效的疏水材料。
超疏水表面材料的应用前景广阔。
其中，纺织品行业是应用超疏水材料的重要领域之一。
超疏水纺织品不仅能够防水和防污，还能够保持面料的透气性和柔软性。
此外，超疏水材料也可以应用于建筑材料领域。
通过将超疏水涂层应用于建筑物的外墙和屋顶材料上，可以防止雨水渗透，减少建筑物的维护成本。
在光学涂层方面，超疏水材料可以应用于相机镜头、太阳能电池板和汽车前挡风玻璃等领域，提高器件的透明性和耐久性。
总之，超疏水表面材料的设计与制备是一个多学科交叉的研究领域。
超疏水涂层在防腐阻垢领域研究进展
2023年6月刘战剑等：超疏水涂层在防腐阻垢领域研究进展方向接近晶核，最终形成黏附力较强的方解石。
而超疏水表面所具有的纳微结构对结晶的生长产生了空间限制，使晶体的生长方向受限，更容易形成针状的文石或者不标准的方解石，极大降低了结垢的黏附力，使其更容易从接触面脱落。
此外，Liu 等[33]研究发现裸铝基体覆盖有经典的菱形方解石晶体，如图5(a)、(b)所示；而超疏水表面上则生长了形状不规则、体积较小的文石，如图5(c)、5(d)。
与方解石相比，文石的附着性较弱，在流体环境中极易从金属基体表面脱落。
因此，超疏水表面纳微粗糙结构形成的“空间限制作用”是实现表面优异阻垢性能的关键因素。
2 超疏水涂层在防腐及阻垢领域的研究进展受自然界特殊浸润性表面的启发，超疏水涂层作为防腐阻垢的新技术逐渐引起了广大研究人员的注意，随着研究的不断深入，人们制备了不同类型的具有优异防腐阻垢性能的超疏水涂层。
本小节将简要地介绍近年来超疏水涂层在防腐、阻垢两个领域的研究进展。
2.1 防腐领域研究进展金属腐蚀会造成装备失效、作业效率降低、资源浪费、经济损失、环境污染等问题，严重时甚至会威胁工作人员的人身安全[34]。
目前比较常用的金属防腐手段主要包括：添加缓蚀剂、电化学保护、涂层保护[35-37]等方法。
但由于腐蚀环境复杂多变，工业生产及生活中对金属材料的防腐性能需求越来越高，普通的防腐手段已经无法满足当前的需求。
在金属基体上制备人工超疏水表面为解决金属材料腐蚀问题提供了一种新型高效的技术办法[38-41]，目前超疏水防腐涂层根据其使用的材料主要分为无机超疏水涂层、有机超疏水涂层、有机/无机杂化超疏水涂层三大类。
2.1.1 无机超疏水防腐涂层通过激光刻蚀[42]、电化学沉积[43]、水热法[44]等方法可以在金属基体表面直接构建特殊的纳微结构，随后通过低表面能修饰，从而使金属表面具备超疏水的特性，以达到防腐的目的。
例如，Chu 等[45]通过简单的水热法制备了一种由CeO 2和硬脂酸铈[Ce(CH 3(CH 2)16COO)3]组成的超疏水涂层。
超疏水表面改善铝基材料的抗海水腐蚀性能
刘 通 刘 涛 陈 守 刚 程 莎 尹衍 升
ｆ 国海 洋大 学材料 研 究 院 ， 岛 ２ ６ ０ ） 中 青 ６ １０
摘 要 ： 过 聚 乙烯 亚 胺 与 十 四酸 的 反 应 ， 铝 表 面 构 建 稳 定 的 超 疏 水 膜 。 以 Ｘ射 线 衍 射 ， 子 力 显 微 镜 ， 描 电镜 ， 通 在 原 扫 接触 角 测 量 仪 等 手 段 表 征 超 疏 水 表 面 的 形 成 机 制 与 表 面 结 构 特 征 ， 利 用 电化 学 阻抗 方 法 研 究 了 超 疏 水 表 面 对 铝 在 海 水 中 的腐 蚀 行 为 的 并 影 响 。结 果 表 明 ， 在铝 表 面形 成 了一 层 近 似 珊 瑚 状 的 超 疏 水 膜 ， 水 的 接 触 角 大 于 １０ 。通 过 电化 学 阻 抗 图 谱 测 试 空 白样 与试 海 ５。 样 的耐 腐 蚀 性 能 ． 明这 种 特 殊 的 表 面 结 构 的超 疏 水 膜 的确 降 低 了铝 在 海 水 中的 腐 蚀 速 率 。 表
关 键 词 ： 疏 水 ； ；海 水腐 蚀 ；电化 学 超 铝
中图分类号 ： ６４３１ Ｔ ０ ０ ０ １． ； Ｑ ５． １ ９
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：１０ —８ １ ０ ８１ —８ ９０ ０ １４ ６ （ ０ ）１１５ —５ ２
Ｃｏ ｒ ｓｏ ｓｓａ ｃ ｍ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔ ｆＡｌ ｍ ｉ ｕ ｅ ｗａ ｅ ｙ ｒ ｏ ｉｎ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ Ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ｕ ｎ ｍ ｉ Ｓ ａ ｔ ｒｂ ｏ ｎ
金属材料表面超疏水涂层的研究进展
金属材料表面超疏水涂层的研究进展目录一、内容描述 (2)1. 超疏水涂层的定义与意义 (3)2. 金属材料表面处理技术的发展背景 (4)二、超疏水涂层材料的研究进展 (5)1. 纳米材料在超疏水涂层中的应用 (6)纳米TiO2、SiO2等颗粒的制备与应用 (7)纳米复合材料的设计与性能优化 (9)2. 有机高分子材料在超疏水涂层中的应用 (10)涂层材料的表面接枝改性技术 (11)自组装单分子层的构筑与性能研究 (12)3. 生物启发型超疏水涂层的研究 (13)蜡烛蜡、硅酮等生物启发材料的模仿与应用 (14)生物矿化原理在涂层设计中的应用 (15)三、超疏水涂层制备方法的研究进展 (17)1. 化学气相沉积法 (18)2. 动力学激光沉积法 (19)3. 离子束溅射法 (20)4. 溶液沉积法 (21)5. 微纳加工技术 (22)四、超疏水涂层性能评价及优化策略 (23)1. 表面张力与接触角测量 (24)2. 耐磨性、耐腐蚀性等性能评估 (26)3. 涂层稳定性与耐久性分析 (27)4. 性能优化策略与实验方法 (28)五、超疏水涂层在特定领域的应用研究进展 (29)1. 抗生物污染涂层的研发与应用 (30)2. 防腐蚀保护涂层的性能研究 (32)3. 光学性能改进的超疏水涂层设计 (33)4. 涂层在航空航天、电子电气等领域的应用探索 (34)六、结论与展望 (35)1. 超疏水涂层技术的发展趋势 (36)2. 存在的问题与挑战 (38)3. 未来研究方向与应用前景展望 (39)一、内容描述随着科技的不断发展，材料科学领域对于表面性能的要求日益提高，尤其是在防水、防污、自清洁等方面具有特殊需求的材料。
金属材料作为现代工业的重要基础材料，其表面性能的优劣直接影响到产品的使用寿命和可靠性。
对金属材料表面进行超疏水涂层的研发和应用成为了当前研究的热点。
超疏水涂层是一种具有特殊表面性能的涂层，其表面的水接触角大于150，表现出“荷叶效应”，即水滴在涂层表面上能够迅速滚落，而不会附着和渗透。
材料的超疏水与防污性能研究
材料的超疏水与防污性能研究近年来，材料科学领域取得了许多重要的突破，其中之一就是超疏水材料的发展。
超疏水材料具有优秀的防污性能和自洁能力，被广泛应用于航空航天、医疗器械、建筑材料等领域。
本文将探讨材料的超疏水性能及其在实际应用中的意义。
超疏水材料是指具有极高的接触角，并能在接触液体时出现蜷曲起伏的表面。
这种表面形态可以使水滴在其上形成近似球形的形态，滚动带走附着在表面的污染物。
这种自洁性能使得超疏水材料在户外建筑材料、汽车玻璃等领域有着广泛的应用潜力。
研究人员通过改变材料表面的形态和化学性质，使得材料具备超疏水性能。
一种常见的方法是通过纳米级图案化处理，例如在金属、玻璃、聚合物等材料表面上制备微米级或纳米级的结构。
这种结构能够增加材料表面的接触角，从而实现超疏水性。
另一种方法是通过在材料表面涂覆疏水性材料，例如聚四氟乙烯（PTFE）或硅胶。
这些材料具有极低的表面能，使得液滴与其接触时会形成球形滚动，减少了液滴与固体表面的接触面积，从而实现防污效果。
超疏水材料的防污性能主要体现在两个方面：一是抗污能力，即材料表面能够有效地抵御各类污染物的附着；二是自洁能力，即材料在接触水滴时能够将附着在表面的污染物清除。
这种防污性能对于一些特定的应用领域具有重要意义。
例如，在航空领域，超疏水材料能够减少飞机表面的污垢积累，降低空气动力学阻力，提高燃油效率。
在医疗器械领域，超疏水材料能够减少细菌的附着，降低感染风险。
在建筑材料中，超疏水材料能够减少污染物的附着，保持建筑物外观的美观。
然而，超疏水材料在实际应用中还面临一些挑战。
一方面，超疏水材料的制备成本较高，使得其在大规模工业生产中的应用受到限制。
另一方面，超疏水材料的耐久性和稳定性有待提高。
长时间的使用可能会导致材料表面的沉积物和污染物无法完全清除，影响其超疏水性能。
因此，如何提高超疏水材料的耐久性和稳定性是当前研究的重点之一。
总的来说，材料的超疏水性能和防污性能研究具有重要的理论和实际意义。
船舶防污技术研究
船舶防污技术研究一、引言：船舶是重要的运输工具，然而在长期使用过程中，船体表面容易附着海藻和其它生物，形成污垢，导致船速变慢、航行效率变差、耗费更多的燃料、损害船体、对环境造成污染等问题。
因此，船舶防污技术研究已成为船舶行业的热门话题。
本文将重点探究船舶防污技术的研究现状和未来发展趋势，以期为相关企业和研究机构提供参考。
二、船舶防污技术的分类从船体表面修饰的角度出发，船舶防污技术可以分为主动防污和被动防污两种。
1、主动防污技术主动防污技术也称拒污技术，是通过在船体表面上涂覆能增强其表面能的化学物质，使生物附着的能力降低，从而使船体表面保持相对清洁。
下面介绍几种主动防污技术：（1）硅胶、丙烯酸、聚四氟乙烯涂层主要是在船体表面覆盖一层硅胶、丙烯酸或聚四氟乙烯，这些涂层具有低表面能和防污功能，可在船舶表面形成一层类似于膜的保护层，从而达到防霉抗菌的效果。
（2）阴离子或阳离子涂层这种涂层的有效成分是一些阴离子或阳离子，其本质为极化作用和分散作用，能够防止水中污染物粘附于船壳表面。
2、被动防污技术被动防污技术是指通过船体表面的物理和化学特性设计，降低生物附着和粘附的能力，并能够减少船体表面的摩擦系数。
（1）硅基压花材料硅基压花材料可以通过表面成像探测技术形成各种规则的微结构，形成多维强亲水性和低表面能，以达到减少污垢附着和摩擦的目的。
（2）光滑薄膜在船体表面形成一层透明、光滑且有适当硬度的薄膜，防止生物污垢的附着。
其组成材料可以是高分子材料，也可以是金属或丝绸。
三、船舶防污技术研究现状与发展趋势船舶防污技术虽然在近年来有了一定的进步，但仍存在许多问题。
下面从如下几个方面总结船舶防污技术的研究现状和未来发展趋势。
1、材料性能和稳定性的提高目前，船舶防污技术的材料选择和稳定性仍需进一步提高。
基于实际使用条件，需要对防污材料进行充分的应用研究和实验，以提高防污材料的可靠性和长期稳定性。
2、环保性能的提高在船舶防污技术的研究中，对防污材料的环保性能提高也是一个关键点。
现代船舶防污技术的新进展研究
现代船舶防污技术的新进展研究船舶防污技术一直是船舶行业较为关注的话题，因为污物附着在船体上会影响船舶速度和耗能，同时还会影响船舶的外观和船体材料的耐久性。
在这个问题上，不仅要考虑到环保和生态意义，还要考虑到船舶经济性的问题。
现代船舶防污技术的新进展研究不断地为人们带来了新的启示和思考。
传统的船底涂料传统的船底涂料主要采用的是可拆除防污涂层，即常见的硅树脂、氟碳树脂等，它们都具有较好的防污性能，但这些涂料须定期进行维修或更换，而维修更换的时间和费用相当高昂。
并且，这些防污涂层的生产和使用过程中也会污染环境，如受到“铜底漆”中含铜物质的愈来愈多的限制和严格证明，以及船舶运营中由洗甲板所产生的污染等。
当然，这些防污涂层的性能有所提高，例如船底防污剂的开发，大幅度减少了对环境的影响，但这种防污方式是非常昂贵的。
另外还有利用类似叶酸的物质抵抗及防污剂降解外壳材料方案，在前段时间迅速地新颖舶防污的防污粘合剂中也用到了这种技术。
早期的新型防污技术在1980年代以前，船舶倾向于使用含铜底漆，使得铜离子释放进海洋中，与海洋中微生物和贝类共生，这被称为“自我护理”概念。
不过，随着人们对海洋环境的日趋关注，这种做法也遭到了部分诟病和限制。
在此背景下，出现了一系列新型防污技术，包括船体抗生物附着的非铜底漆、内部清洗系统和最近的激光防污技术。
电解虚晶和散热手段船底防污技术也在日益进展，如近年来的电解虚晶技术的发展得到了很大的关注。
电解虚晶是一种防污技术，其基本原理是将一定的电流流经船舶船底的金属，将金属表面上的氧化膜溶解掉，在金属表面形成一个开放式的结构，这种新兴技术使得金属表面变得不适合生物附着。
此外，一些新型散热装置已被用于船舶和海洋设备的防腐蚀和防污技术。
它们使用太阳能电池清洁装置包括太阳能电池板和水泵系统，当太阳能电池板接收到阳光时，便会把能量输送到电池上进行储存，水泵系统利用电池的能量源使得水流动起来，将污垢和其他脏东西清除干净，最后让水流向海洋或船舶的管道。
仿生超疏水金属表面应用研究进展
仿生超疏水金属表面应用研究进展季梅【摘要】The theories of the wettability, the scientific importance and potential applications of superhydrophobic metallic surfaces were comprehensively introduced, which will extend the engineering applications of superhydrophobic metal-based materials in self-cleaning, drag reduction, water mini-conveyor, condensation control and anti-icing, anticorrosion, manipulation of droplets, oil/water separation, anti-biofouling, marine fouling and its prevention, and other fields. The corrosion resistance mechanism for the superhydrophobic surface on metal substrate in the corrosive environment was also suggested. It provides a reference basis for extension of superhydrophobicity in engineering application of industrial and civil works.%叙述了浸润性理论基础,较全面地介绍了超疏水金属表面在许多基础研究和工业应用领域所具有的重要理论意义和广阔的应用前景,包括自清洁、流体减阻、水上微型运输器、抗凝露、防冰覆、腐蚀与防护、液体传输、油水分离、生物污损及防除、海洋污损及防除等,并且提出超疏水金属表面的耐蚀机理,为拓展仿生超疏水金属材料在工业领域及民用部门的工程应用背景提供可以借鉴的依据.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2017(014)010【总页数】7页(P98-104)【关键词】仿生制备;超疏水;金属表面【作者】季梅【作者单位】苏州工业职业技术学院,江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】TJ07在人类文明的发展进程中，材料是一个带有时代和文明标志的基础，是人类文明的基石。
超疏水表面的制备与性能研究
超疏水表面的制备与性能研究哎呀，说起超疏水表面，这可真是个有趣又神奇的话题！先给您讲讲我之前的一次经历吧。
有一回我去参加一个科技展览，看到了一个展示超疏水表面的小实验。
实验人员拿着一块看似普通的材料，往上面倒了一滩水，神奇的事情发生了！那水就像一颗颗晶莹的珠子，在材料表面滚来滚去，就是不渗进去。
我当时就被深深吸引住了，心里充满了好奇和疑问：这到底是怎么做到的呀？咱们先来说说超疏水表面是怎么制备的。
简单来说，就像是给材料穿上一层特殊的“防护服”。
这“防护服”的制作方法可有不少呢。
比如说，化学刻蚀法，就像是用化学试剂这个“小刻刀”在材料表面精心雕琢，刻出微小的粗糙结构，让水不容易附着。
还有物理气相沉积法，就像是给材料表面“喷”上一层特殊的物质，形成超疏水的效果。
就拿化学刻蚀法来说吧，咱们得先选好合适的化学试剂，这就像是选做菜的调料一样，可不能马虎。
然后控制好反应的时间和温度，时间短了、温度低了，效果出不来；时间长了、温度高了，又可能把材料给“毁”了。
这个过程中，实验人员得像个细心的大厨，时刻盯着锅里的菜，稍有不对就得赶紧调整。
再说说物理气相沉积法，这就有点像给墙壁喷漆。
要把特殊的物质均匀地“喷”在材料表面，形成一层薄薄的膜。
这“喷漆”的过程可不简单，喷枪的距离、喷射的速度，都得把握得恰到好处，不然这膜就不平整，超疏水的效果也就大打折扣了。
那超疏水表面都有啥性能呢？首先，它的防水性能那是杠杠的！不管是雨水还是其他液体，在它面前都很难渗透进去。
这就像是给物体穿上了一件“雨衣”，能让物体始终保持干爽。
比如说，咱们常见的雨伞，如果伞面是超疏水的，那雨水一落到上面就会迅速滚落，不会让伞面湿哒哒的。
而且超疏水表面还有自清洁的功能呢！灰尘、污垢这些脏东西很难附着在上面，就算沾上了，只要有一点水流过，就能把它们轻松带走。
想象一下，如果建筑物的外墙是超疏水的，那是不是就不用经常费力地去清洗了？还有哦，超疏水表面在抗腐蚀方面也表现出色。
金属表面新型绿色海洋防污功能膜层的研究进展
金属表面新型绿色海洋防污功能膜层的研究进展刘蓉;周秉涛;魏伟;高岩【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2022(51)9【摘要】海洋中金属设备的生物污损会引起许多问题,如设备的额外能量消耗、高额的维护成本以及严重的金属腐蚀破坏,给海洋工程带来很大损失。
在金属表面构建防污膜层是解决其海洋生物污损问题的重要途径。
概括了海洋防污膜层的发展历程与金属表面环境友好型防污膜层的研究进展,并重点介绍了新型海洋防污功能膜层及其研究方向。
目前,金属表面新型海洋防污膜层的开发主要集中于结构防污和功能防污2个方面。
在结构防污方面,在金属表面构建仿生微纳结构,并以低表面能物质修饰,形成超疏水表面,能够显著提高其抗海洋生物附着的能力,达到绿色防污的目的;在功能防污方面,在金属表面制备具有可控释放防污抗菌剂能力的功能膜层,可以实现在环境保护前提下的高效抗菌防污,是未来研究的发展方向。
层状双金属氢氧化物(LDHs)和金属–有机骨架(MOFs)材料具有合成物选择多样、微观结构独特的特点,自身具备抗菌能力或负载大量防污抗菌剂的能力,并可实现防污抗菌剂的可控释放,有望成为具有理想抗菌功能的新型海洋防污剂负载材料。
【总页数】15页(P15-29)【作者】刘蓉;周秉涛;魏伟;高岩【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174;TB34【相关文献】1.新型海洋防污涂料用防污剂及树脂的研究进展2.绿色海洋防污涂料技术及其研究进展3.金属表面绿色环保自组装防腐膜的研究进展4.金属表面硅烷防护膜层的研究进展5.有色金属表面微弧氧化膜层封孔技术研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。