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超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
屈孟男

        材料防护技术的发展,对国家建设、科技进步、技术创新以及学科的进一步发展具有重要意义,一直是人们极为关注的课题。良好的材料保护不仅能够维持材料自身性能的完整性,而且能够实现在更为苛刻工况下的长期应用。目前,采用涂镀层和表面改性从而将材料与介质隔开是材料保护研发的常用手段。受自然界众多生物表面的特殊浸润现象的启发,仿生超浸润涂层的开发成为了近年来研究的热点之一,并逐渐受到材料保护工作者的关注。通过在材料设计中构建具有超浸润特性的涂层表面,可获得自清洁、阻垢、防腐、防冻、防雾、减阻、抗菌等众多优异的性能,在材料保护领域展现出极大的发展空间。目前,超浸润技术多用于调节液滴对材料的附着及渗透能力,解决材料表面甚至内部易受污染失效的问题,在提高金属材料的耐腐蚀性以延长材料的使用寿命方面,展现出了在材料防护和应用领域扩展的广阔前景。

        超浸润涂层在材料保护中的蓬勃发展得到了社会各界的广泛关注。为进一步推动相关领域的发展和应用,《材料保护》特开辟“超浸润涂层在材料保护中的应用”专栏,诚挚邀请了在仿生超浸润及材料防护领域有所成就的部分专家学者撰稿,重点推介我国在该领域的研究进展。我们期待这些举措能为相关的研究人员和企业从业人员提供更好的交流平台推动材料技术产学研用融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员进一步深入探讨和继续赐稿交流。

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  • 超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
    朱雪丹, 姚亚丽, 李杰辉, 何金梅, 屈孟男
    材料保护. 2023, 56(6): 1-13. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0128
    以猪笼草为仿生原型的润滑液体注入的多孔表面(SLIPS)是将润滑剂注入具有低表面能的粗糙多孔结构形成的超光滑表面。由于SLIPS润滑层优良的阻隔效果而在金属防腐蚀领域有较好的应用前景。介绍了SLIPS的构建机理并从基材直接结构化处理、原位生长和涂层处理3方面对SLIPS在金属表面的制备方法进行了归纳;对SLIPS在铝、铜、镁、钢4种不同金属表面的防腐蚀应用进行了综述;指出了应用于金属防腐蚀的SLIPS材料存在的不足并对其发展趋势进行了展望。
  • 超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
    梁友乾, 骆文佳, 侯铎
    材料保护. 2023, 56(6): 14-21. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0129
    材料表面的浸润性对于分离混合物/乳液(如油与水或相反的水与油)极其重要。超浸润材料的发展已经显示出具有从油水乳液中回收水的巨大潜力,同时提供最大的抗污垢性能。在工业生产过程中,石油和天然气工业不断产生大量的废液,这些废液排放在水中导致水体污染,已经严重影响了人类社会的发展。因此,急需一种高效的技术来处理工业生产过程中产生的含油废水。在多种分离技术中,膜基分离技术已用于分离含油废水中的油水混合物/乳液。从亲水性、疏水性和超浸润性3个方面系统阐述了浸润性材料的性质及其在含油废水处理领域的相关应用;总结了浸润性改变在含油废水处理方面的不同作用;最后,指出了浸润性改性的重要性、面临的挑战和未来前景,以为浸润性改性的选择和设计提供必要的指导,并为含油废水处理的应用和发展提供支持。
  • 超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
    李雪伍, 段世龙, 石甜, 梁靖松, 施卫
    材料保护. 2023, 56(6): 22-26. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0130
    腐蚀失效是制约铜基金属材料应用和发展的瓶颈。超疏水表面作为一种耐腐蚀性功能改良新技术,为解决铜金属腐蚀问题提供了有效途径。通过电火花线切割加工-硬脂酸表面修饰制备了超疏水铜表面,采用扫描电镜观察了其表面微观形貌,借助视频光学接触角仪测量其润湿性能,进一步通过电化学工作站对其腐蚀行为进行测试。结果表明:铜表面微米条形-纳米钟乳岩状分级复合结构被成功制备,并且该复合结构表面表现出优异的超疏水特性。此外,与基材相比,所制备的表面的耐腐蚀性提升了99.35%,并对该超疏水表面的防腐机理进行了系统研究分析,发现微纳复合结构的形成可有效捕获空气在试样表面形成固-气-液界面,其空气层的存在进一步阻碍了基底与电解质之间的电子传递和物质转移速度,从而抑制了基体电化学腐蚀速率,使得超疏水铜试样耐腐蚀性能显著提高。该方法简单高效用途广泛,制备过程环境友好,可适用大规模生产。
  • 超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
    骆文佳, 李健, 牛振华, 李瓛, 张析
    材料保护. 2023, 56(6): 27-32. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0131
    随着工业的不断发展,对含油污水进行处理以实现资源的回收和利用迫在眉睫。对含油污水而言,超浸润材料由于其高分离效率和低能耗而成为处理含油污水最有前景的材料之一。在各种处理方法中,膜分离法由于具有低能耗、绿色环保等优点成为未来最受欢迎的处理方法之一。介绍了膜表面浸润性的基本理论以及超浸润表面的制备方法,并进一步阐述了超浸润膜材料用于各类多油废水处理的研究状况,最后对其未来的发展趋势进行了展望。
  • 超浸润涂层在材料保护中的应用专栏
    邱超, 寇祎, 杨京龙
    材料保护. 2023, 56(6): 33-38. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0132
    为了研究动态水滴在防冰涂层表面的结冰过程,在7075铝合金基材表面制备了氟基自组装超疏水涂层,分析了涂层表面对动态水滴的捕获率随低温持续时间、表面倾斜度以及表面温度改变的变化规律,探索该超疏水涂层的防冰性能。结果表明:超疏水表面对水滴的捕获率随低温持续时间的延长以及表面倾斜角度的增加而下降,随表面温度的降低而升高。在-20 ℃,低温持续时间不超过7 min的情况下,超疏水表面可以延缓冰层的生长速率,且低温持续的时间越短,超疏水表面抑制冰层生长的效果越显著。在低温持续时间相同的情况下,表面倾斜角越小,表面温度越低,超疏水表面抑制冰层生长的作用越明显。