引用格式：
Huidong C, Chongxiong D, Mingli F, et al. Scalable Fabrication of Superhydrophobic Coating with Rough Coral Reef-Like Structures for Efficient Self-Cleaning and Oil-Water Separation: An Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study.[J].Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany),2023,19(32):e2207118-e2207118.
超疏水表面通常以高的水接触角和低的滑动角为特征，在自然界中普遍存在。超疏水表面在许多领域都是非常理想的，但其机械强度和环境耐久性差的缺点极大地限制了其在室外环境中的实际应用。以大规模和低成本制造和应用超疏水表面，同时在户外暴露条件下保持其非润湿性、机械稳定性和耐候性仍然极具挑战性。一般而言，喷涂被认为是实现超疏水涂层低成本大规模应用的最简单方法，其通过在基材表面喷涂无机超疏水纳米颗粒和粘合剂的组合以形成更复杂的微观结构来实现超疏水表面特性。为了获得高机械强度的涂层表面，引入胶粘剂作为中间粘结层将超疏水颗粒粘结到基体表面是一种必要的策略。因此，粘合剂的选择对于实现大规模喷涂应用的超疏水性和其他物理化学性质至关重要。近年来，清漆在复合涂层中具有综合抗菌和杀菌性能的用途受到广泛关注，然而，由于涂层清漆的亲水性，因此很少有关于将涂层清漆用作制备超疏水表面的粘合剂的报道。涂层清漆具有良好的附着力和优异的环境耐候性，因为它在干燥过程中会发生缩聚相变，形成均匀的网络结构附着在几乎任何基材表面上，这激发了我们开发涂层清漆在超疏水表面制备领域的潜在应用。
华南理工大学叶代启教授通过喷雾悬浮液组成的适量涂层清漆和超疏水二氧化硅纳米粒子，使方便，经济，和可扩展的合成和应用。通过广泛的表面形态学研究，确定在6.4%（CSCV-6.4）的涂料清漆浓度下存在涂料清漆和超疏水二氧化硅纳米颗粒之间的微妙平衡。这种微妙的平衡是必要的发展所需的粗糙珊瑚礁状结构，并提供足够的附着力与基板。CSCV-6.4超疏水涂料可广泛喷涂在各种基材上，具有低温固化、良好的耐候性和优异的自清洁能力。该制作方法简便、经济，并已实现规模化生产和户外实际应用。同时，CSCP超疏水海绵也是使用一个简单的浸泡方法制备的，表现出的吸油量高达39倍，它可以应用于实现成功的高效油水分离。此外，为了更好地理解水滴与超疏水表面之间的润湿行为，MD模拟也被用作研究液体与CSCV-6. 4涂层固体表面之间相互作用的有力工具。
图1. a）CSCV涂层和CSCP海绵的示意性制备。b）涂层清漆含量对润湿性和粘附性能的影响。c）球形水滴（染色的罗丹明B）。不同涂层的SEM图像：d）涂层清漆，e）CSCV-0.0，f）CSCV-4.3，g）CSCV-6.4，h）CSCV-10.2，和i）CSCV-15.4。
图2. a-c）清漆涂层、d-f）CSCV-6.4和g-i）超疏水二氧化硅纳米颗粒的扫描位置对角线处的表面高度图、3D高度图和高度分布。
图3. 样品的化学组成。a）FTIR光谱。b）宽扫描XPS光谱以及分别为涂层清漆、CSCV-6.4涂层和超疏水二氧化硅纳米颗粒的XPS光谱的c-e）C 1 s和f-h）O 1 s。
图4. CSCV-6.4涂层的耐磨性和化学稳定性。a）砂纸磨损试验示意图。 b）磨损前样品的SEM图像。c-e）、f）第20次循环磨损后不同放大倍数的样品的SEM图像。g）CSCV-6.4涂层的耐磨机理示意图。CSCV-6.4涂层分别在不同h）pH测试、i）盐含量测试和j）老化测试下的耐腐蚀性。
图5. CSCV-6.4涂层的自清洁特性。a）对多种液体具有超疏水能力。B）在金属表面形成大面积的CSCV-6.4涂层，具有优异的拒水性。c）水滴在涂有CSCV-6.4涂层的曲面上弹跳。 d）自清洁过程，以去除砂粒。
图6.CSCV-6.4涂料规模化制备及应用。a）实验室制备。b）规模化生产。c）CSCV-6.4涂料悬浮液。 d）室外曝晒建筑工程。e）润湿性能对比。 f）耐候性。
图7. a）原始海绵和CSCP海绵的数码照片比较. b）原始海绵不同放大倍数的SEM。 c）CSCP海绵不同放大倍数的SEM。 d）CSCP海绵的EDX元素图。 e）CSCP海绵吸收轻质油的过程（正己烷，油红染色）。 f）吸收重油的过程（CCl 4，油红染色）。 g）油水分离过程。h）CSCP海绵对不同油脂和有机溶剂的吸附能力。 i）吸附/收集周期对菜籽油吸附能力的影响。
图8. 不同体系中纳米水团簇的分子动力学模拟。a）CSCV-6.4涂层表面化学组成和b）表面分子模型。 c）CV-H2O-空气模拟体系中水分子的分布。d）CSCV-H2O-空气模拟体系中水分子的分布。 e）不同体系间的扩散系数和相互作用能。f）CV-H2O-空气系统在不同时刻的动态模拟过程。g）CSCV-H2O-空气系统在不同时刻的动态模拟过程。
总结与展望
相应的成果以“Scalable Fabrication of Superhydrophobic Coating with Rough Coral Reef-Like Structures for Efficient Self-Cleaning and Oil-Water Separation: An Experimental and Molecular Dynamics Simulation Study”为题发表在Small上。论文的通讯作者为华南理工大学叶代启教授。
中国民用航空飞行学院何强教授团队依托高高原航空安全验证实验室与四川省全电通航飞行器关键技术工程研究中心等省重平台，主要研究方向为表面防除冰，航空橡胶密封等。欢迎相关文献投稿，交流合作。
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