缺陷主导的超疏水性：揭示可扩展且耐用涂层应用的失效机制

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Defect-Dominated Superhydrophobicity: Unraveling Failure Mechanisms for Scalable and Durable Coating Applications

SiC whisker/silicone resin/PTFE SH涂层的缺陷形成机制及优化配方研究，揭示了纳米粗糙度缺陷对长期疏水性的主导作用，优化配比实现抗剪切流稳定性提升96倍。

　　

超疏水（SH）涂层在工业应用中具有巨大潜力，但由于在实际使用条件下性能迅速下降，其广泛应用受到了限制。本研究探讨了SiC晶须/硅树脂/PTFE纳米粒子超疏水涂层中的多尺度缺陷形成及其对性能的影响，这类涂层是广泛使用的基于纳米粒子的超疏水复合材料的模型。通过改变PTFE的含量（1–10份），我们发现虽然微米级的不均匀性会影响初始的润湿性，但局部低纳米级粗糙度区域（即“缺陷”）决定了长期的超疏水稳定性。经过优化的配方（质量比为4:2:8）具有均匀的纳米级形态（Ra = 71.6 nm），表现出优异的性能指标：在降雨冲刷（流速167 mL/s）和水射流冲击（流速24.13 m/s，We ≈ 21000）条件下仍能保持高度稳定的Cassie状态；在-15 °C时冰的附着力仅为0.8 kPa；在剪切浆料流动（Re ≈ 4200000）条件下，其超疏水稳定性可延长至24天以上，并且比未经优化的配方提高了96倍。这些发现不仅为缺陷主导的失效机制提供了基础性见解，也为大规模制造坚固的超疏水表面提供了实用指导。