【摘 要】
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超疏水材料因其突出的拒水性展现出耐腐蚀、防结冰、自清洁、油水分离等一系列优点,然而极易丧失的超疏水性一直阻碍着超疏水技术的实用化进程。本文以热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）和纳米SiO2颗粒为原料,使用不同方法在金属基底上制备出多种超疏水涂层,对疏水性、耐磨性、化学稳定性、耐腐蚀、防结冰等各项性能开展了系统性研究。本文的主要研究内容和结论如下:（1）使用模压法在半固化的TPU层上构建粗糙结构,再浇
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超疏水材料因其突出的拒水性展现出耐腐蚀、防结冰、自清洁、油水分离等一系列优点,然而极易丧失的超疏水性一直阻碍着超疏水技术的实用化进程。本文以热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）和纳米SiO2颗粒为原料,使用不同方法在金属基底上制备出多种超疏水涂层,对疏水性、耐磨性、化学稳定性、耐腐蚀、防结冰等各项性能开展了系统性研究。本文的主要研究内容和结论如下:（1）使用模压法在半固化的TPU层上构建粗糙结构,再浇筑疏水改性SiO2（SH-SiO2）分散液,得到了接触角为153.6°、滚动角为3.9°的超疏水表面。探索了涂层微观形貌、疏水性、耐磨性的影响因素和变化规律,并测试了涂层耐腐蚀和防结冰能力。超疏水化的金属表面在各种腐蚀环境中,其Icorr比裸露表面下降了至少2个数量级;在防结冰测试中,超疏水涂层的存在可以延迟水在过冷表面上的冻结过程近45倍。然而涂层耐磨性差,在手指摩擦测试中遭受机械磨损的表面容易失去超疏水特性。（2）使用流延法在TPU/DMF（N,N-二甲基甲酰胺）成膜液上涂覆SH-SiO2分散液,使纳米颗粒沉积、嵌入到TPU中形成疏水层从而得到超疏水表面。考察了成膜液和分散液的浓度对涂层微观形貌、疏水性、耐磨性的影响规律。测试数据证明涂层的防腐蚀、防结冰能力突出,拥有良好的化学稳定性。线性磨损试验表明本涂层拥有了耐机械磨损的能力,样品在砂纸上移动1.0 m后仍可以保持较低的水粘附力。之后的测试表明嵌入TPU的SH-SiO2颗粒产生了积极影响。（3）在TPU底层上涂覆TPU/DMF成膜液,撒上SH-SiO2颗粒后加压,使用静压法制备出了超疏水表面。验证了该涂层的化学稳定性、耐候性、耐腐蚀性和防结冰能力。借助线性磨损测试考察了涂层在多种负载下的耐磨性。研究发现多重疏水化策略、TPU弹性层和特殊包覆-半包覆结构使得涂层的耐磨性进一步提升:在2.5 k Pa压力下移动12.0 m后,样品的接触角和滚动角分别为146.5°、21.5°;在10.0 kPa压力下移动3.5 m后,分别为144.9°、22.9°。
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