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鋼筋混凝土材料的腐蝕嚴重威脅著跨海橋梁、建筑物和海洋船舶，還可能引發安全隱患，甚至導致災難性事故。同時，腐蝕造成的修復和維護成本高昂，給經濟帶來沉重負擔，并可能產生污染物，加劇環境問題。因此，開發高效、耐用的防腐蝕技術對于海洋工程、基礎設施建設以及交通運輸行業而言至關重要。

超疏水涂層表面獨特的空氣層能有效減少鋼筋混凝土的腐蝕，不僅延長了混凝土的長期使用壽命，還可減少經濟損失和環境污染?；诔杷繉拥姆栏c自清潔特性，有必要在基材表面設計此類涂層以滿足防腐需求。盡管超疏水涂層逐漸發展以適應多樣化需求，但其在工程制備和實際應用中仍存在局限性。

通過對超疏水涂層的結構和組分的精心設計，山東理工大學鞠冠男團隊設計出一種全高分子的穩定超疏水涂層。利用聚氨酯的柔性與環氧樹脂的剛性共同提升涂層的整體穩定性，制備流程如圖1所示，該團隊通過利用端羥基聚丁二烯與甲苯二異氰酸酯生成預聚體，乙二胺作為擴鏈劑，再通過非溶劑誘導相分離法制備了聚氨酯顆粒的懸濁液。

再加入具有剛性的環氧樹脂增強整體的穩定性，然后通過端氨基硅油修飾的環氧樹脂降低表面的自由能，最后控制噴涂的壓力和距離得到了穩定的高分子超疏水表面。

圖1：穩定高分子超疏水表面的制備過程

制備的超疏水涂層具有優秀的機械穩定性，在1.2m的高度2500g的砂石沖擊下，靜態接觸角依然能夠達到150.5°，保持良好的超疏水效果。

此外，無論是經過水流沖擊、刀刮、膠帶剝離、紫外照射、高溫、酸堿鹽等復雜情況下的的測試，該超疏水涂層仍然能夠保持超疏水的狀態，并且始終具備自清潔性能。

同時，該涂層擁有良好的耐靜、動態穿刺效果，為其耐腐蝕應用打下良好基礎。

圖2：落砂沖擊試驗

超疏水涂層能夠捕獲空氣層并隔離水相，使其能夠有效阻隔溶液與基底的粒子交換。它可作為一種有效的防護手段，防止金屬材料生銹，從而避免電化學腐蝕和化學腐蝕。

如圖3，該超疏水表面在EIS測試中，相對于未經修飾的混凝土小塊具有更大的電荷轉移電阻，同時在極化曲線中具有更大的極化電壓和更小的極化電流，表明該超疏水涂層具有顯著的耐腐蝕能力，同時經過長時間的浸泡測試后，發現其擁有良好的長效防腐能力，這為應用于橋墩的耐腐蝕提供了保證。

圖3：穩定高分子超疏水表面的耐腐蝕測試

該研究的第一單位是山東理工大學材料科學與工程學院，碩士研究生張洪乾為第一作者，材料學院鞠冠男、粟常紅為通訊作者，此研究得到了國家自然科學基金和山東省自然科學基金的支持。