铝及铝合金具有比重低、高比强度、导电性好等优点，是现代工业中最受欢迎的金属，被广泛应用于各个领域。众所周知，铝及铝合金在干燥和无盐条件下，可以在表面形成致密的自然氧化层，避免进一步腐蚀。然而，氧化层具有反应性，一旦与潮湿或/和含盐环境接触，就会被渗透，导致腐蚀和表面污染。腐蚀会导致故障并限制其在此类环境中的应用。为了防止这些问题，需要在铝及铝合金表面形成一层保护膜，这可以通过将表面的亲水性转变为疏水性或超疏水性来实现。
受自然界荷叶的启发，人们定义了一种超疏水表面，这种表面的静态水接触角（CA）大于150°，滑动角（SA）小于10°。这种表面因其独特的防水、自清洁、耐腐蚀、防冰、油水分离和减阻等性能，在科研和实际应用中备受关注。构建超疏水表面的关键在于对疏水表面进行粗糙化或用低表面能层改性粗糙表面。迄今为止，许多方法已成功应用于开发超疏水表面，如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、化学蚀刻法、溶液浸渍法、水热合成法、激光制造法、模板法，静电纺丝法和电化学工艺等。虽然构建超疏水表面的技术有很多，但实际应用的产品很少，主要是由于一些难题，如刺激性或挥发性有机溶剂、制备成本高、工艺复杂、规模化生产困难等，使其在实际应用中受到限制。目前关于铝及铝合金表面的水性超疏水涂层的研究非常有限，更不用说这种超疏水涂层具有很强的化学稳定性、耐腐蚀性和自清洁性能。
该水性超疏水生物环氧涂层（WSBC）由生物环氧树脂、纳米二氧化硅、硅烷偶联剂和疏水固化剂组成，通过旋涂法在铝合金基材上制得。
当纳米二氧化硅为22.2wt%时，该涂层的静态水接触角高达165.8±3.3°，滑动角低至5.3±2.5°，表现出优异的超疏水性。该涂层（WSBC）具有优异的耐腐蚀性，腐蚀电位（Ecorr）从-1.160V显著变化到-0.708V，腐蚀电流密度（Jcorr）降低了近3个数量级。该涂层（WSBC）在去离子水和乙醇和丙酮等常见有机溶剂中浸泡48小时后，仍保持超疏水性，表现出良好的化学稳定性。此外，该涂层（WSBC）还具有良好的耐候性和自清洁性能。因此，本研究制备的水性超疏水涂层绿色环保，制备工艺简单，在防止铝合金基材腐蚀和表面污染的实际应用中具有巨大的潜力。
制备示意图
WSBC制备过程示意图及性能。
水射流对WSBC的动态行为
耐候性试验24小时后，水射流对WSBC的动态行为。
数据来源与出处
相关研究成果以“Waterborne superhydrophobic bio-epoxy coating on Al alloy for corrosion-resistant and self-cleaning applications”为标题发表在《Surface & Coatings Technology》上。
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