换热器是化工、石油、电力、食品等多个工业生产中的重要设备，在热转换中起着重要作用。为了实现高效的热传递，换热器通常由金属材料制造。但在传热过程中，换热器内的水蒸气、灰尘颗粒和酸性气体容易冷却和受热不均匀，导致换热管外表面出现严重的结焦和泄漏腐蚀。为了解决这一问题，人们常常使用涂层作为经济有效的防腐手段。然而，传统防腐涂层容易受到腐蚀性离子的侵蚀，防腐效果往往不持久。超疏水涂层因其特殊的非润湿性而备受关注。因此，针对换热器的特殊工作环境，研发导热系数高、防腐性能优异、机械性能坚固的超疏水涂层尤为重要。
超疏水表面因其独特的非润湿性，在自清洁、防污、防腐、防冰、防雾等多个领域有着广泛的应用。然而，超疏水表面的微/纳米结构容易磨损，且涂层与基材的附着力差，限制了其工业化应用。许多研究人员使用环氧树脂（EP）作为粘合剂来粘结纳米填料和基材，制备耐磨、耐腐蚀和超疏水涂层。但这些涂层往往难以同时具备高导热性。六方氮化硼（H-BN）具有润滑性、高导热性和耐腐蚀性，常被用作涂层填料。虽然采用二维H-BN作为填料可以获得高导热性和防腐涂层，但优异的疏水性难以获得。
近期，榆林学院任国瑜团队、中科院兰州化物所高祥虎团队、陕西榆能精细化工材料有限公司联合中科榆林能源技术运营有限责任公司采用一步喷涂法成功制备了高导热性的超疏水涂层。
以六方氮化硼（H-BN）为原料，通过液相超声剥离法制得羟基化氮化硼纳米片（OH-BNNS）；然后将不同尺寸的OH-BNNS、改性氮化铝（M-AlN）和聚四氟乙烯（PTFE）混合加入环氧树脂（EP）中，获得涂层悬浮液；最后通过喷涂技术制备出具有高导热性和防腐性的超疏水涂层（M-AlN@OH-BNNS/EP）。
该超疏水涂层的导热系数为1.454±0.001W/(m·K)，水接触角（WCAs）为160.7±1.4°，水滑动角（WSAs）为3.3 ± 0.7°。该超疏水涂层还具有良好的附着力（1级），即使经过1000次砂纸磨损，仍能保持疏水性。对不同pH值溶液均表现出良好的疏水性能，并且具有出色的防污和自清洁性能。在3.5wt%NaCl溶液中浸泡30天后，该超疏水涂层阻抗模量达到9.36×1010Ω·cm2，表现出优异的耐腐蚀性。因此，本研究为超疏水涂层在换热器领域中的应用开辟了新的可能性，在防腐蚀和热传导领域具有巨大的应用潜力。
EP-8超疏水涂层制备工艺
超疏水涂层性能试验
(a)不同pH溶液的CAs和SAs；(b)不同退火温度对EP-8超疏水涂层润湿性的影响；(c)EP-8超疏水涂层的TG-DTG；(d1、d2)马口铁和(e1、e2)EP-8超疏水涂层防污试验；(f1，f2)马口铁和(g1，g2)EP-8超疏水涂层自清洁试验。
数据来源与出处
相关研究成果以“Thermally conductive superhydrophobic composite coatings with anti-corrosion property”发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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