超疏水化合物在金屬腐蝕與防護領(lǐng)域的應用進展

魏潤芝，劉崢，孫丹，呂奕菊，韋文廠

（桂林理工大學 化學與生物工程學院 電磁化學功能物質(zhì)廣西區(qū)重點實驗室，廣西 桂林541004）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，給金屬材料的應用帶來了更大的發(fā)展平臺。金屬材料因在物理性能方面具有良好的硬度和強度特性，從而被用于工廠的設(shè)備搭建、管道輸送、原料存儲等方面；在化學性質(zhì)方面，生物傳感器[1]、電極材料[2]、太陽能電池板[3]、特定工業(yè)產(chǎn)品外殼[4]等方面被廣泛地應用。然而金屬腐蝕也日益成為世界各國所面臨的一個重大問題，金屬材料的腐蝕不但會減少金屬材料的使用壽命和利用價值，嚴重時甚至會威脅到整個工業(yè)生產(chǎn)過程的正常運行，并且對于金屬腐蝕的材料的回收、再制造造成了巨大的經(jīng)濟損失和人力消耗，不可避免地也帶來了土地資源和水資源的污染，給工業(yè)生產(chǎn)、人們的生命財產(chǎn)安全帶來了安全隱患[5]。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全球每年因腐蝕造成的損失高達4 萬億美元，因此，對現(xiàn)代工業(yè)金屬腐蝕防護問題的解決迫在眉睫[6]。

為了預防和保護所用的金屬元件和設(shè)備免受腐蝕，針對金屬腐蝕所帶來的種種危害，利用一些腐蝕防護的方法使金屬材料免受腐蝕不失為一種解決問題的好方式。金屬防護的本質(zhì)是將金屬本身和腐蝕介質(zhì)隔離，從而減小金屬材料與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學反應的可能性[8]。對于金屬的防護可以從以下幾點進行：（1）在工業(yè)生產(chǎn)過程中，正確選擇使用的金屬材料。選擇在生產(chǎn)環(huán)境中不易發(fā)生腐蝕的金屬材料作為設(shè)備原料，從而在源頭保護金屬，使金屬免受腐蝕。（2）對金屬材料所處的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境進行改善。一方面可以對溫度、濕度和pH 值等生產(chǎn)因素進行調(diào)整，即通過對工業(yè)生產(chǎn)過程中與金屬直接接觸的生產(chǎn)原料自身生產(chǎn)條件的改變，來使得金屬發(fā)生腐蝕反應的可能性降到最低。另一方面，可以對與金屬接觸的腐蝕環(huán)境進行改善，如向腐蝕環(huán)境中添加緩蝕劑，可看作是在金屬表面增加一層防護層，從而減緩金屬元件的腐蝕程度，使得金屬材料得到一定的保護。（3）對工業(yè)生產(chǎn)中使用的金屬材料本身進行改善，即通過向金屬材料中添加一些化學元素來增加金屬材料的防腐蝕性能。（4）在使用的金屬基材表面添加一層防腐蝕涂層，對金屬進行表面保護，從而使得金屬材料自身基體免受腐蝕。在日常生活中，有機涂層因具有屏蔽、電化學防護、緩蝕、涂膜自修復、疏水、鈍化等作用，因而被廣泛地用作金屬基材的保護層[9-11]。

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，有一些硬性客觀的要求，對于金屬的選擇很難做到免于腐蝕這一要求，因此，對于金屬材料防腐性能的提高，更多的是放在對于生產(chǎn)環(huán)境的改善和對金屬材料自身防腐性能的提高上。目前，對金屬材料自身的防腐性能的提高，提出了許多方法。例如，向腐蝕介質(zhì)中添加緩蝕劑來減緩金屬基材的腐蝕速度、在金屬基材表面添加含有微膠囊的自修復涂層等。疏水性化合物因具有良好的自清潔性[12]、防水性[13]、防污性[14]、良好的防潮性[15]，而被應用于金屬防護、醫(yī)藥、化工、建筑等領(lǐng)域。因此，將疏水性化合物應用于金屬腐蝕與防護為日后的研究提供了一個新的方向。

1 超疏水化合物腐蝕防護作用原理

目前，越來越多的研究顯示，利用超疏水化合物作為金屬表面涂層，將金屬材料表面做成超疏水表面，利用超疏水化合物的自清潔和防污、防水性質(zhì)使金屬表面得到保護。超疏水化合物類似于一種非極性分子，在水溶液中常常以一種團狀聚集物的形式存在，而水往往在含有超疏水化合物的表面產(chǎn)生很大的接觸角，呈現(xiàn)出一種“水滴狀”。因此，使用超疏水化合物所制備的超疏水表面可以將金屬基材和腐蝕介質(zhì)隔開，達到腐蝕防護的目的。常見的超疏水化合物包括一些含有長鏈的烷烴、硅烷和氟化物。超疏水表面（SHS）是根據(jù)“荷葉”原理所制備的一種具有超疏水性的材料，在輕微受力的情況下，水珠在超疏水表面可以進行滑動[16-18]，固體表面能否排斥液體主要取決于表面形態(tài)和表面能，較低的表面能和較粗糙的表面形態(tài)更有利于固體表面對液體進行排斥。綜上，可以使用低表面能物質(zhì)如氟化物、長鏈烷基鏈或硅基鏈、粗糙表面來制備超疏水表面[19-24]。其原理示意圖如圖1 所示，在基材表面涂覆有機層后進行超疏水改性，最終形成超疏水表面。

圖1 超疏水表面原理示意圖[16] Fig.1 Schematic diagram of superhydrophobic surface[16]

2 超疏水化合物在防腐涂層領(lǐng)域的應用

在金屬基底上涂覆有超疏水性質(zhì)的涂層進行防腐，是近年來金屬腐蝕防護的一大途徑。常見的制備金屬超疏水表面的方法有電化學沉積法[26]、溶膠-凝膠法[27]、化學刻蝕法[32]、浸漬法[35]、激光法[36]等。通過這些方法在金屬表面形成具有低表面能表面，從而使涂層獲得超疏水性質(zhì)。

2.1 使用具有低表面能的氟化物對涂層進行改性

在制備超疏水表面的過程中，常常在納米結(jié)構(gòu)的涂層表面利用低表面能的氟化物進行改性，從而獲得具有低表面能的粗糙表面涂層[25-27]。Zhang 等[25]在弱堿條件下，通過采用水熱法將層狀雙氫化物（LDHs） 單晶片插層的三維花狀結(jié)構(gòu)錨定在尿素溶液中的金屬絲上，用 1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFTS）進行改性，成功制備了疏水性涂層。修飾后，表面從親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，水接觸角達156°，滑動角為5°。該研究結(jié)果為氟化物在金屬基底的超疏水改性提供了一種思路，即在弱堿條件下，將網(wǎng)狀物浸入六水合硝酸鎳（Ni(NO3)2·6H2O）和非水合硝酸鋁（Al(NO3)3·9H2O）兩種多價金屬硝酸鹽的混合溶液中形成微/納米結(jié)構(gòu)。在各種惡劣條件下處理后，網(wǎng)眼仍具有疏水能力。出色的自清潔性能和油水分離效率，使其在工業(yè)油水分離以及其他高度防水材料的開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。其制備過程如圖2 所示，包括：（1）金屬網(wǎng)眼的羥基化過程，獲得了完全化學活化的富羥基表面（SSM-OH）；（2）晶體生長，在尿素溶液中，通過水熱法在活化網(wǎng)格表面形成插層LDHs 單晶片的花狀結(jié)構(gòu)；（3）用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（PFTS）進行改性。

圖2 設(shè)計過程的示意圖[25] Fig.2 Schematic diagram of the design process[25]

Yu 等[26]為消除有害的局部腐蝕，采用電化學沉積法，成功地在不銹鋼表面制備了具有分層納米結(jié)構(gòu)的超疏水涂層。該納米結(jié)構(gòu)涂層內(nèi)層為WO3納米薄片，外層為TiO2納米顆粒。用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷進行改性。此方法中WO3@TiO2具有光誘導陰極保護性質(zhì)，該保護作用將電子不間斷地補充到基材上，同時將不銹鋼連接到WO3@TiO2納米片陣列上的剩余FeW 非晶態(tài)合金，可以通過防止點蝕和減少界面問題來提高目標基材的耐腐蝕性能。此次研究為金屬防腐提供了一種簡單且低成本的金屬腐蝕防護的電化學方法，并且在工程規(guī)模上實現(xiàn)了電子儲存/釋放可控的超疏水表面，同時提供了陰極保護的新思路、新方法。Brassard 等[27]采用溶膠凝膠法成功地在鋁合金表面制備了超疏水表面，通過制備不同尺寸的二氧化硅納米顆粒，并在乙醇溶液中使用氟烷基硅烷對其進行改性，獲得了氟化二氧化硅納米顆粒。將這些含氟二氧化硅納米粒子分散溶液旋涂于鋁合金基底上，制備出超疏水薄膜。實驗表明，隨著薄膜中含氟二氧化硅納米粒子的尺寸不斷增大，超疏水薄膜的粗糙度不斷增大，當氟化二氧化硅納米粒子的臨界尺寸為(119±12) nm 時，產(chǎn)生了表面粗糙度高達0.697 μm 的薄膜，且接觸角高達(151±4)°，表現(xiàn)出了優(yōu)異的疏水性能。同時，提供了一種通過旋涂技術(shù)來增大薄膜粗糙度的方法。

具有低表面能的氟類化合物是一種高效且性能優(yōu)異的原料，適用于在各種金屬基材表面進行改性。但是在采用該種物質(zhì)的過程中，因其自身性質(zhì)，對金屬基材進行改性后，其與金屬基底的附著力不強，且會對環(huán)境產(chǎn)生危害，不適合將其應用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

2.2 使用長鏈烷基鏈或硅基鏈進行改性

雖然使用氟化物作為改性劑來降低涂層的表面能可以獲得優(yōu)異的疏水性涂層，但是因其價格昂貴，且具有毒性，因此并不適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。針對上述現(xiàn)狀，可以采用較長的烷基鏈或者硅基鏈來代替氟化物制備超疏水表面。Qiu 等[28]通過電化學沉積和化學氣相沉積相結(jié)合的方法，在CuZn 金屬基底表面形成了納米級Cu(OH)2束簇結(jié)構(gòu)，再使用十二烷硫醇對表面進行改性，最終形成了超疏水和超親油的防腐涂層。之后向涂層表面注入油相，制備成光滑的注液多孔表面（SLIPS）。將所制備的SLIPS 放入非生物海水和硫酸鹽還原細菌培養(yǎng)基中，觀察其緩蝕性能。結(jié)果表明，在長期的海水侵蝕下，SLIPS 表現(xiàn)出了良好的緩蝕性能，同時SLIPS 具有附著抑制特性，從而有效地抑制了生物腐蝕。Zhang 等[29]采用一種快速且環(huán)保的一步電化學沉積法，成功地在鋁基底表面制備了超疏水涂層，該表面由具有兩層微乳頭結(jié)構(gòu)和納米紋理的棕櫚酸錳復合物組成。同時使用十六烷酸對涂層進行了改性，納米結(jié)構(gòu)賦予底物粗糙表面，而長烷基鏈賦予底物非常低的表面能。實驗證明，所制備的涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性，接觸角高達(166.1± 3)°，同時具有優(yōu)異的疏水性和抗生物污垢的特性，可以廣泛應用于海洋腐蝕環(huán)境。此種方式因操作簡便、快捷并且環(huán)保，從而給金屬基底涂層的防護帶來了一種有實際意義的替代技術(shù)。Zhang 等[30]采用浸漬法成功制備了一種基于二氧化鈦納米線與聚二甲基硅氧烷相結(jié)合的超疏水涂層，其中聚二甲基硅氧烷是一種具有低表面能的材料。所制備的涂層不受基底限制，可以在任何基材表面直接形成。同時它不依賴任何昂貴的氟化物來制造超疏水表面。該方法具有原料廉價、無氟、工業(yè)實現(xiàn)方法簡單、易維修、適用性強等優(yōu)點，在實際中具有很大的應用潛力。除了較長的烷基鏈或者硅基鏈可以用于改性之外，硬脂酸類化合物也是良好的低表面能化合物，用于制備疏水性涂層。Zhang 等[31]通過電沉積方法在陽極氧化鎂合金上形成硬脂酸鈣基疏水涂層。Liu 等[32]采用化學刻蝕法，使銅基板在氨溶液中腐蝕形成微納米柳絮狀結(jié)構(gòu)，之后又在含有硬脂酸的乙醇溶液中進行改性，成功在金屬銅表面形成了超疏水涂層。實驗表明；在3.5%NaCl水溶液中表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性，同時接觸角達到157.6°。

采用具有低表面能的非氟類化合物制備超疏水化合物，給超疏水化合物的研究和發(fā)展指明了一個環(huán)保、廉價的新方向。但是在制作工藝的復雜性、操作步驟的繁瑣性上仍然沒有得到解決。鑒于這種情況，該方法仍然不太適用于工業(yè)大規(guī)模投產(chǎn)，而止步于實驗室研究。

2.3 直接在金屬表面形成低表面能的粗糙結(jié)構(gòu)

使用氟化物、硬脂酸類化合的超物、長鏈的烷基或硅烷基進行改性，可以獲得具有低表面能的超疏水表面，但會污染環(huán)境，且制備工藝較為復雜、費用較高。He 等[33]采用化學刻蝕法和電沉積法最終在銅基板表面制成了具有柳葉狀和規(guī)則六邊形結(jié)構(gòu)的超疏水表面。通過化學刻蝕獲得了具有粗糙表面的銅基板，并且沒有使用低表面能材料對銅基板進行有機改性。所制備的涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性，接觸角高達(170±2)°，滑動角幾乎為0°。在電化學工作站中進行腐蝕測驗，實驗表明，在3.0%NaCl 水溶液中疏水性樣品比裸銅表現(xiàn)出了更好的耐腐蝕性能。該種制造方法簡便、成本較低并且用時較短，為在金屬表面形成超疏水防腐涂層提供了有效的方法，并且有希望在工業(yè)上廣泛使用。Zhang 等[34]采用簡單的化學鍍和電沉積兩步制備方法，成功合成了一種新型海參狀微納米結(jié)構(gòu)的Cu/Ni 超疏水涂層。通過表征，發(fā)現(xiàn)微納米Cu/Ni 涂層結(jié)晶良好，呈海參狀結(jié)構(gòu)，Ni 納米錐陣列垂直于Cu 的圓錐形表面且均勻分布，因此得到的涂層有較大的表面粗糙度。該涂層因其超疏水性和獨特形貌，有望在實際中得到廣泛應用。

Yang 等[35]采用浸漬法，在銅基底上涂覆了環(huán)氧樹脂，又通過向環(huán)氧涂層表面隨機固定了氟石墨烯（FG）納米片，形成了具有隨機微/納米結(jié)構(gòu)的粗糙表面，進而形成了一種具有低表面能的超疏水涂層。該涂層通過超疏水表面和有機涂層的相互協(xié)同作用來對金屬材料進行防護，所制備的超疏水環(huán)氧涂層材料在3.5%NaCl 水溶液中，由于空氣滯留在涂層/電解質(zhì)界面，表現(xiàn)出了良好的防腐性能。此種制備方法操作簡單，為工業(yè)生產(chǎn)提供了一種新穎有效的生產(chǎn)策略。Sun 等[36]采用激光法，提出了一種快速且高效可控的激光構(gòu)圖方法，從而制備出納米結(jié)構(gòu)且粗糙的表面。同時采用硅溶膠進行化學修飾，制備出超疏水不銹鋼。通過皮秒激光在AISI304 不銹鋼上制備了可控制的周期性結(jié)構(gòu)的超疏水表面。

通過這種制備方法，得到了一種可以免于使用氟化物、硬脂酸類化合物、長鏈的烷基或硅烷基從而獲得具有低表面能的超疏水表面，避免了環(huán)境污染及制備工藝較為復雜、費用較高等問題。

3 超疏水化合物的緩蝕協(xié)同增效作用

3.1 疏水化MOFs 的制備及其緩蝕協(xié)同增效作用

金屬有機骨架作為一種新型的納米多孔材料，在近年來受到了廣泛關(guān)注[37]。利用后合成修飾法，引入長鏈烷基或氟化連接基以及構(gòu)建高度波紋的各向異性晶體形態(tài)，成功合成了超疏水MOF 顆?；蚍勰38]。MOF 的潤濕性隨配體的特性而變化，因此，可以通過采用具有疏水基團的分子作為配體來輕松實現(xiàn)固有的疏水性骨架[39-40]。

目前，基于金屬-有機框架材料（MOFs）構(gòu)筑疏水性涂層日益受到人們的重視。由于MOFs 可以在多種基質(zhì)上表現(xiàn)出良好的微尺度表面化學性質(zhì)，一些具有特殊潤濕性的MOFs 基膜近年來被用于油水分離。Du 等[41]使用簡單的Cu(OH)2模板犧牲法，在三維泡沫銅上制備了HKUST-1 MOFs 膜，泡沫三維銅通過1H,1H,1H,2H -全氟癸基三甲氧基硅烷降低表面自由能后，由超親水狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷疇顟B(tài)。首次將超疏水性的MOFs 涂覆在三維泡沫銅上，并探索其對油吸附和重力油/水分離的能力，結(jié)果表明，對所選油品的吸油能力均大于150%，對各種油水混合物的油水分離效率均大于96%。超疏水性的泡沫銅制備過程見圖3，分三個步驟：（1）通過陽極氧化反應制備Cu(OH)2納米針；（2）在泡沫銅上制備HKUST-1MOF；（3）用FAS-17 疏水化。疏水化后所得的泡沫銅具有超疏水性，稱為HBCF。

圖3 HKUST-1 基超疏水泡沫銅的制備過程[41] Fig.3 Preparation of HKUST-1 based superhydrophobic copper foam[41]

Zhang 等[42]開發(fā)了一種無需任何修飾的原位配體-溶劑熱方法，可形成穩(wěn)定的超疏水微/納米類花MOF 陣列涂層。首先在銅上合成了微米級氧化鋅片，ZnO 片與咪唑配體反應，獲得納米級突起結(jié)構(gòu)，配體作為蝕刻試劑，從ZnO 模板和ZnO 陣列中獲取金屬離子并在原位轉(zhuǎn)化為ZIF-7。采用這種非活化的MOF陣列涂層，很容易合成高質(zhì)量的超疏水結(jié)構(gòu)，并可以在各種基底上構(gòu)建超疏水涂層，如棒、管、箔或網(wǎng)具有快速過濾的實用性。Zhu 等[43]提出了一種簡便的構(gòu)建多用途超疏水MOFs 方法，開發(fā)了具有混合配體的疏水性MOF 催化劑UiO-67-Oct-L2-X%-Pd（II）（Oct代表含有C8 鏈的配體，L2 代表2,3′-雙吡啶-5,6′-二羧酸，X%為L2 的含量），與親水性的UiO-67-L2- 36.4%-Pd（II）等已知的MOF 催化劑相比，所得到的超疏水性UiO-67-Oct-L2-35.7%-Pd（II）在室溫下有效地催化了水中的Sonogashira 偶聯(lián)反應，體現(xiàn)出良好的吸附和分離能力。Gu 等[44]在一定的條件下，采用MOF ZIF-8 納米顆粒分散到含有rGO 納米片的水溶液中，制備了起皺的3D 微球形MOF@rGO 復合材料。該材料具有獨特的微/納米層級結(jié)構(gòu)。由于超潤濕性和豐富的介孔/微孔協(xié)同作用，所形成的MOF@ rGO 復合材料比單個成分具有更高的吸收能力和選擇性。

MOFs 本身作為一種具有特殊結(jié)構(gòu)的新型物質(zhì)，良好的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積在金屬腐蝕防護方面?zhèn)涫芮嗖A。將MOFs 與一些表面能較低的物質(zhì)協(xié)同對金屬基體進行超疏水性改性，為防腐蝕提供了一種更優(yōu)的方案。但是在最近的研究中發(fā)現(xiàn)，當表面能較低的物質(zhì)作為制備MOFs 的配體時，因表面能較低的物質(zhì)的體積較大，會破壞MOFs 的孔結(jié)構(gòu)，進而影響MOFs 的性能。對合成后的MOFs 進行疏水改性方法，受到研究者的肯定[45]。

3.2 緩蝕劑和疏水性涂層緩蝕協(xié)同效應

緩蝕劑，又稱作腐蝕抑制劑，是一種以一定形式和濃度存在于腐蝕介質(zhì)中，從而達到對金屬減緩腐蝕甚至不腐蝕作用的化學物質(zhì)。近年來，緩蝕劑因其良好的化學性質(zhì)而被廣泛應用于金屬的腐蝕防護[46]。常見的緩蝕劑有唑啉衍生物、席夫堿、季銨鹽和硫脲等[47-49]?；诰徫g劑能夠防腐這一特性，一些研究將緩蝕劑與疏水性化合物結(jié)合到一起，制備成具有超疏水性質(zhì)的涂層，應用于金屬表面，使金屬在緩蝕劑和疏水性化合物的協(xié)同作用下，減緩腐蝕速率。

Jadhav 等[47]采用中空介孔磷酸鋅納米顆粒作為載體并儲存緩蝕劑咪唑，并在包封緩蝕劑咪唑的納米表面接枝上辛醇進行改性，使其表面實現(xiàn)低表面能而獲得疏水性能。將制備的具有疏水性的多孔納米材料均勻分散到環(huán)氧樹脂中，制備成環(huán)氧涂層，并涂覆在低碳鋼板上，之后對涂層的防腐性能進行檢測，發(fā)現(xiàn)其具有良好的緩蝕性能。同時，與純環(huán)氧樹脂和普通磷酸鋅涂層相比，負載有超疏水咪唑的空心磷酸鋅環(huán)氧涂層的防腐性能更優(yōu)越。此方法成功制備了一種新型、智能的防腐涂料，并將緩蝕劑和疏水性化合物有機地結(jié)合到一起，兩者通過協(xié)同作用使金屬基底免受腐蝕，為工業(yè)生產(chǎn)中金屬腐蝕防護提供了一種全新的思路。

Geuli 等[48]將銅基材浸泡在含有苯并三唑（BTA）和三甲基甲硅烷氧基硅酸鹽（TMS）的溶液中，并在相對較低的溫度（70 ℃）下固化，在銅基底表面獲得了一層超疏水涂層。此方法是基于BTA 作為緩蝕劑和TMS 作為疏水成分的協(xié)同作用。Vignesh 等[49]采用溶膠凝膠法，成功地在鋁基底表面形成了超疏水涂層。將N,N-二甲基硫脲（DMU）作為腐蝕抑制劑，摻入到以3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）改性獲得超疏水的涂層中。結(jié)果表明，DMU 摻雜的GPTMS 涂層在1%NaCl 溶液中對Al 基材有抑制作用。添加DMU 后，涂層的耐腐蝕性顯著提高。

3.3 疏水性化合物與微膠囊緩蝕協(xié)同增效作用

微膠囊是一種將腐蝕抑制劑作為芯材，包覆于微小容器中，從而使腐蝕抑制劑與外界物質(zhì)隔離開的特殊物質(zhì)。微膠囊自修復材料是一種將微膠囊負載在復合材料中，當涂層表面受到外力作用而破損時，裂紋可以使微膠囊破裂，腐蝕抑制劑被釋放，從而使其達到對金屬基體進行自修復防腐的目的，為一種金屬基體自修復涂層材料[50-52]?；谖⒛z囊能夠防腐這一特性，一些研究將微膠囊與疏水性化合物結(jié)合到一起，制備成具有超疏水性質(zhì)的涂層，并應用于金屬表面。

Wang 等[53]根據(jù)荷葉的結(jié)構(gòu)，將微膠囊涂覆到所需的基底上，制備出了超疏水涂層。其中，微膠囊的芯層為氫氧化鈣，殼層為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和乙基纖維素（EC）的混合物。之后，使用石油醚作為分散液，將含有微膠囊的石油醚均勻散布到基材上，然后進行溶劑蒸發(fā)，從而將微膠囊部分包埋在環(huán)氧樹脂中，進而獲得較低的表面能，最終在基材表面形成了納米結(jié)構(gòu)的疏水硬脂酸鈣涂層。微膠囊在涂層上形成微米大小的區(qū)域，使得涂層表面形成較高的水接觸角（CA），疏水性的納米結(jié)構(gòu)使得滑動角度很小，允許水珠自由滑動。一旦疏水性納米結(jié)構(gòu)被劃傷，只要用硬脂酸鉀對涂層進行再處理，就可以再生出超疏水涂層。在此過程中，所使用的方法和材料都很簡單、環(huán)保，并且可以在多種基材上使用，這為金屬防護開辟了一條新型之路。

4 總結(jié)與展望

超疏水化合物的性質(zhì)優(yōu)良，特別是超疏水表面因具有較低的表面能而被用作金屬表面涂層材料，來防止金屬被進一步腐蝕。但是在實際的實驗生產(chǎn)應用中仍然存在一些缺點和不足，需要在今后的研究中找到突破口，并得到解決方法。

1）在制備超疏水表面時往往使用一些低表面能的化合物來進行修飾，但是，在制作超疏水涂層的過程中，會用到一些昂貴的試劑、復雜的設(shè)備，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了不便。因此，尋求一種價格低廉、操作簡單、綠色環(huán)保的低表面能化合物并應用于制備超疏水涂層中，是工業(yè)生產(chǎn)進程中的一大目標。

2）大多數(shù)超疏水涂層不能抵御長期的水沖洗，也是超疏水涂層實現(xiàn)大范圍應用的一大難題。在未來的金屬腐蝕與防護領(lǐng)域，如何制備一種質(zhì)地輕薄、耐久性好、不容易老化的超疏水表面并應用于金屬基底表面，從而提高金屬基材的使用壽命，是工業(yè)生產(chǎn)進程中的一大挑戰(zhàn)。

3）超疏水化合物可以和一些特定的物質(zhì)發(fā)生協(xié)同作用，與有機金屬框架化合物（MOFs）、緩蝕劑以及微膠囊共同對金屬基體進行保護。在未來的研究中，如何使超疏水化合物更好地與一些具有緩蝕性能的特定結(jié)構(gòu)相結(jié)合，從而達到對金屬基體進行防護的目的，是日后研究過程中的一大挑戰(zhàn)。