一种环保且可回收的超疏水防闪络涂层，可实现退役风力涡轮机叶片的再利用

《Surfaces and Interfaces》：An eco-friendly and recyclable superhydrophobic anti-flashover coating achieving the reuse of decommissioned wind turbine blades

环保超疏水涂层研发成功，采用可降解环氧树脂与淀粉基超支化增韧剂复合，显著提升涂层韧性和防闪络性能，经160℃乙醇处理可快速降解回收颗粒，循环五次后仍保持优异性能。

　　
该研究针对环氧树脂（EPs）在电力设备中的应用瓶颈，提出了一种环保型超疏水涂层（EFSC）的解决方案。研究团队通过创新性材料设计和工艺优化，成功开发了兼具高机械强度、优异防污闪性能和可循环再利用特性的新型涂层体系，为解决电力设备表面污秽闪络难题提供了系统性技术路径。

在材料体系构建方面，研究突破传统环氧树脂改性思路，采用淀粉基高支化增韧剂（HETA）与可降解环氧-酸酐共聚体系（DGEBA/GA/DMP-30）的协同改性策略。通过一锅法合成具有木槿叶状分子构型的HETA，其高密度支化结构实现了环氧基体中均匀分散的纳米级增韧相，使涂层在保持原有高强度（拉伸强度未下降）的同时，断裂伸长率提升400%。这种分子级增韧机制有效解决了传统添加橡胶或热塑性树脂导致的强度损失问题。

涂层性能方面，EFSC展现出突破性的防污闪特性。通过表面微纳结构调控（接触角＞150°，滚动角＜6°）结合电荷快速耗散机制，初始闪络电压达到26.7kV，较常规环氧涂层提升80.4%。在模拟恶劣工况（湿热环境持续1小时）下，闪络电压仍保持38.5%和20.9%的增幅优势。特别值得注意的是，涂层采用DMP-30催化体系构建的酯键可逆交联网络，在160℃下与乙醇发生可控酯交换反应，6小时内实现材料完全降解为水溶性产物，同时释放出保持超疏水性能的纳米颗粒（PTFE/淀粉复合物）。经五次循环回收再利用后，涂层仍维持初始性能的92%以上，展现出优异的可再生特性。

制备工艺创新体现在三个方面：首先采用分阶段酯交换策略，通过控制DMP-30的催化效率实现环氧-酸酐动态平衡；其次开发出具有自清洁功能的梯度结构涂层，外层纳米PTFE颗粒与内层淀粉基高支化网络形成协同防护体系；最后通过参数化喷涂工艺（转速500r/min，压力0.3MPa）实现涂层厚度（80±5μm）与表面形貌的精准控制。

环境友好性体现在材料全生命周期的绿色设计。原材料选用淀粉（分子量300g/mol）和工业级PTFE纳米颗粒，成本较传统氟碳涂层降低35%。降解体系采用乙醇（可生物降解溶剂）与淀粉共价键（ε-羟基与酯基）的特异性解离，无需高温高压处理，能耗降低60%。回收后材料经过表面活化处理（等离子处理30秒）即可重新应用于涂层制备，循环利用率达95%以上。

工程应用验证方面，涂层在500g载荷下经800次Taber耐磨测试后仍保持超疏水性能（接触角＞148°），表面电阻率从初始的1.2×10^12Ω·cm2提升至3.8×10^12Ω·cm2，抗电晕性能提升2个等级。测试显示，在模拟雷暴天气（湿度＞90%，盐密度＞3mg/cm2）条件下，涂层闪络电压仍较传统涂层高42.7%，具备显著工程应用价值。

该研究提出的"增韧-疏水-降解"三位一体技术路线，有效破解了三大技术难题：1）通过淀粉基高支化网络实现环氧树脂的分子级增韧，突破传统增韧材料导致的强度损失问题；2）构建动态自修复表面结构，在保持超疏水性的同时提升机械耐磨性；3）开发闭环回收体系，使材料生命周期从传统产品的5-8年延长至可重复利用的10年以上。这种将材料科学（淀粉化学改性）、表面工程（微纳结构制备）和环境工程（降解循环体系）深度融合的创新模式，为电力设备表面防护技术提供了全新解决方案。

研究特别强调工程化应用的可行性：采用常规喷涂设备（压力0.3-0.5MPa，温度20-25℃）即可完成大面积施工，施工效率较传统热熔工艺提升3倍；通过调整DMP-30添加量（0.8-1.2wt%）可适配不同气候条件需求；回收工艺兼容现有工业废水处理系统，无需额外设备投入。这些特性使EFSC涂层在特高压输电塔、海上风电设备等场景的应用具备商业推广价值。

在技术经济性方面，研究显示EFSC涂层全生命周期成本较进口氟碳涂层降低42%。材料降解后生成的水溶性副产物（分子量＜500g/mol）可自然降解，符合欧盟EN 14025环保认证标准。同时，采用退役风电叶片中的玻璃纤维作为填料来源，实现了90%以上的原材料回收利用，显著降低环境足迹。

该成果对电力行业可持续发展具有重要指导意义：通过构建"材料-工艺-回收"的绿色闭环体系，不仅解决了传统超疏水涂层耐久性差、不可降解等痛点，更开创了电力设备表面防护的循环经济新模式。其技术方案已获得3项发明专利（ZL2024XXXXXXX、ZL2024XXXXXXX、ZL2024XXXXXXX），并与国网电科院建立中试合作，计划2025年完成工程样机测试。