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超疏水材料脆弱的鲁棒性阻碍了实际应用。近日，来自杭州电子科技大学赵利忠教授团队进行了通过自组装 SiO2@聚多巴胺核壳纳米球构建具有强大油水分离效率和抗腐蚀性能的超疏水性相关研究。研究成果以“Constructing Superhydrophobicity by Self-Assembly of SiO2@Polydopamine Core-Shell Nanospheres with Robust Oil-Water Separation Efficiency and Anti-Corrosion Performance”为题于2023年01月31日发表在《Adv. Funct. Mater.》上。

图5 钕铁硼永久磁铁的腐蚀保护

该涂层溶液还可以用来在各种基材上制造超疏水表面，包括金属、织物、木材、陶瓷、纸张和硅。为证明其多功能性和快速组装过程，选择了Nd-Fe-B永磁体，浸泡后，Nd-Fe-B表面表现出层次分明的粗糙度，表面呈现出超疏水状态，水接触角为169.5°，而裸Nd-Fe-B表面为86.7°。分层粗糙度提供了低于2°的超低滑动角，使水滴在超疏水Nd-Fe-B上具有高流动性。水滴一旦落到Nd-Fe-B上，就很容易从表面滚落。撞击到超疏水的Nd-Fe-B表面的水滴完全弹回，表面上没有任何水留下。为评估耐湿性，对涂层Nd-Fe-B耐腐蚀性进行了表征。裸Nd-Fe-B和超疏水性Nd-Fe-B极化曲线显示：裸Nd-Fe-B和超疏水Nd-Fe-B的腐蚀电位分别为-0.80和-0.76V，涂层Nd-Fe-B腐蚀电流密度低三个数量级。本研究已经在织物、木材、Al2O3陶瓷、滤纸和硅上实验了浸涂方法。用涂层溶液处理过的所选基材表现出良好的防水性，液滴在表面呈现出球形，证实了这些基材上存在层次结构。

总之，本文开发了一种简单而有效的策略，通过对SiO2@PDA核壳颗粒润湿操作获得基于聚多巴胺的超疏水表面。HIDS方法通用性强，与多种材料兼容。DFT计算显示，通过PDA和PU之间相互作用，可以简单制备出具有良好粘附度的超疏水海绵。在油水分离过程中，涂覆海绵超强坚固性提供超长期稳定性，即使经过1000次循环分离也能获得98.8%的分离效率。此外，在暴露于循环压缩、加热、紫外线照射、沸腾、机械磨损和腐蚀后，其坚固性依然良好。在49千帕压力下进行100次循环磨蚀后，超疏水特性仍然保持，水接触角为151.9°。Nd-Fe-B磁铁、织物、木材、Al2O3陶瓷、滤纸和硅基材上也获得了多种多样的超疏水性能。通过电化学测量，超疏水Nd-Fe-B的Icorr值比裸Nd-Fe-B磁体低三个数量级，证明Nd-Fe-B基体上有效的腐蚀保护。本研究有望满足极端恶劣条件下对超疏水表面新要求，基于PDA涂层快速沉积出现，使其潜在应用广泛扩展到超疏水用途。

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