可以自愈合的一种超疏水防腐蚀涂层

　　超疏水表面具有特殊的微纳结构，能够有效捕获空气，使水滴在表面接触角大于150°，滚动接触角小于10°。超疏水表面能为基材表面提供一层阻隔水汽的屏障，在防腐蚀领域有着重要的应用。然而，这些微纳结构又是脆弱的，尤其在面对物理机械破坏（如冲击、刮擦等）时往往会首当其冲遭到破坏，导致超疏水性能的破坏，丧失防护屏障。

　　因此赋予超疏水涂层自愈合性能，使其在受到破坏后能恢复超疏水性能，是提高超疏水耐久性的一个有效方法，也具有很重要的现实应用价值。

　　基于此，北京科技大学的Hongchang Qian（第一作者）等人提供了一种思路，利用苯并三氮唑（BTA）和环氧树脂类形状记忆材料（SMP）通过模板复型法，制备了一种可自修复的耐腐蚀超疏水涂层。这种涂层在受到冲击、刀划后，表面形貌被破坏，在60℃下处理20min或在室外环境太阳光照1小时，均能实现超疏水的自修复。BTA是一种传统的金属防锈剂，它的加入进一步提高了涂层的防腐蚀性能，可以应用在金属防腐等领域。

　　破坏前后涂层疏水性能的变化

　　以下是涂层的扫面电镜照片。经过冲击破坏后的表面形貌变化较大，静态接触角（CA）和滚动接触角（SA）都变差。涂层经刀划破坏后，被破坏处的滚动接触角明显变大，但静态接触角变化较小，因为划痕之外的表面形貌无明显变化。经60℃热处理20min后，涂层表面的微凸起恢复，裂缝闭合，使得CA与SA均回复到初始状态。

　　图1.(a)超疏水涂层被破坏前；(b)涂层受到冲击破坏后；(d)刀划后的涂层；(c，e)分别对应冲击与刀划在愈合后的涂层表面。右上角的插图是涂层表面对应状态下的水低接触状态。

　　图2.水滴在倾斜的超疏水涂层表面的滚动情况：(a)超疏水涂层未被破坏前；(b)涂层受到冲击破坏后,水滴在破坏处被粘附；(c)刀划后的涂层，水滴在破坏处被粘附；(d)愈合后的表面。

　　涂层的耐腐蚀性能

　　图3.将超疏水涂层涂在贴片表面，经刀划破坏后放在3.5 wt%的NaCl溶液浸泡15天后的变化:(b1)不含BTA的涂层；(b2)BTA含量为1%；(b3)BTA含量为3%；(b4)BTA含量为5%。(c)涂层中的BTA在划痕破坏处的抗腐蚀作用示意图。

　　图4.超疏水涂层被刀划后，愈合后放在3.5 wt%的NaCl溶液浸泡15天后的变化:(b1)不含BTA的涂层；(b2)BTA含量为1%；(b3)BTA含量为3%；(b4)BTA含量为5%。(c)涂层中的BTA在划痕愈合后的抗腐蚀作用示意图。