由于特殊的微纳米表面结构,超疏水涂层的应用面临着摩擦和腐蚀耐久性不佳的严重问题。本文采用常温喷涂法构建表层为SiO2纳米颗粒,底层为环氧树脂(EP)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的复合涂层。随着SiO2纳米颗粒喷涂层数的提高,涂层表面粗糙度增大,涂层结构从SiO2纳米颗粒完全被EP和PDMS包裹转变为部分SiO2暴露在涂层表面。由于粗糙的表面结构和Si-(CH3)2、Si-O-Si疏水基团赋予涂层低的表面自由能,导致3-5层SiO2纳米颗粒的涂层表现出超疏水性和强的自清洁性能。喷涂3-5层SiO2纳米颗粒的涂层即使在砂纸的剧烈摩擦后依然保持超疏水性,并表现出强的腐蚀耐久性能。增加SiO2喷涂层数不仅提高了涂层的超疏水、腐蚀和摩擦耐久性能,还提高了涂层与基体的结合力。与EP/PDMS+SiO2双层和EP+PDMS+SiO2混合涂层相比,所设计的EP+PDMS/SiO2涂层表现出优异的腐蚀耐久性和较强的涂层-基体结合力。此外,涂层显示出经过O2或Ar等离子体蚀刻后恢复其超疏水性能的自修复性能,这得益于疏水基团/疏水键的向涂层表面迁移和疏水基团/疏水键的强度恢复。由于较高的Si-O-Si和较低的C-C/C-H强度,经过Ar等离子蚀刻的涂层表现出更好的自修复性能。本文为开发在海洋工程、建筑和医疗等领域应用的耐久性超疏水涂层奠定理论基础。
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