一种通过硫醇-烯光聚合制备的坚固、柔韧且具有高导热性的超疏水薄膜，可用于防水和防腐蚀

《Polymer》：A robust, flexible, and high thermal conductivity superhydrophobic film prepared by thiol-ene photopolymerization for waterproofing and anti-corrosion

本研究开发了一种聚合物与氧化铝复合的超疏水薄膜，通过UV固化结合溶剂蒸发快速制备（数分钟）。薄膜热导率高（80%氧化铝），机械稳定（耐1000次拉伸、600次磨损），防水耐盐雾（12小时水下，72小时盐雾无腐蚀）。适用于电子设备电路防护与散热。

　　本文介绍了一种新型的超级疏水性薄膜的制备方法，该薄膜不仅具备出色的疏水性能，还具有良好的导热性和抗腐蚀能力，适用于电子设备中的金属电路保护。随着电子设备的广泛应用，其在生产与日常生活中的效率和便利性得到了显著提升。然而，确保这些设备的正常运行仍然是一个关键问题。金属电路在使用过程中容易受到水和腐蚀性物质的影响，可能导致电路短路或设备损坏，甚至引发火灾。因此，开发一种能够有效防水、防腐蚀，并具备良好导热性能的材料成为研究重点。

超级疏水性表面通常具有超过150°的静态接触角和小于10°的滑动角，这使得它们在防止水渗透方面表现出色。这种表面特性来源于低表面能材料与微纳米级表面粗糙度的结合。在实际应用中，超级疏水性涂层通过在材料表面形成空气层，从而物理隔离金属基体，提供有效的防水和抗腐蚀性能。然而，传统的超级疏水性涂层通常适用于普通金属表面，其导热性能较低，难以满足电子设备中金属电路对高效散热的需求。因此，需要一种既能保持超级疏水性，又具有良好导热性能的复合材料。

本文所开发的超级疏水性薄膜，通过将聚合物与导热性粒子复合，实现了在金属电路表面的高效保护。研究采用了一种简便的“紫外固化 + 溶剂蒸发”方法，利用硫醇-烯光聚合反应快速构建复合薄膜，仅需几分钟即可完成。该方法显著提高了导热性粒子（氧化铝）的附加能力，氧化铝的质量占比达到了80%。这种高含量的氧化铝粒子在薄膜中形成了有效的导热路径，从而赋予薄膜良好的导热性能。此外，薄膜在机械稳定性方面也表现出色，得益于聚合物中的交联结构和高含量的氧化铝粒子。

在制备过程中，首先将氟烷基硅烷（FDTS）加入乙醇中，通过搅拌30分钟进行水解。随后，加入氧化铝颗粒并持续搅拌三小时，以确保均匀分散。最后，通过过滤和干燥处理，获得具有疏水性的氧化铝颗粒。该颗粒的表面改性过程通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证，结果显示了羟基特征峰的减弱和硅氧键的形成。接着，将疏水性氧化铝颗粒加入含有聚合物（PDMS和PMMS）和正辛烷的溶液中，形成均匀的悬浮液。该悬浮液通过紫外固化和溶剂蒸发的方法制备成薄膜，最终厚度约为500微米。

该薄膜在多种测试中表现出优异的性能。首先，通过接触角测量仪测试其疏水性，结果显示静态接触角超过150°，滑动角小于10°，表明其具备出色的疏水性能。此外，通过热导率测试仪测量其导热性能，结果表明其热导率显著高于传统材料。在机械稳定性测试中，该薄膜能够承受1000次拉伸-释放循环和600次砂纸摩擦测试，而不会失去原有的疏水性。这归因于其自相似和分层的表面结构，在摩擦过程中能够保持疏水性和自清洁功能。

在耐腐蚀性测试中，该薄膜被用于碳钢表面，通过电化学工作站进行极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）测试，以评估其在盐雾环境中的抗腐蚀能力。测试结果显示，经过72小时的盐雾测试后，被超级疏水性薄膜保护的碳钢表面仍然保持原有的光泽，表明其具有良好的抗腐蚀性能。同时，热导率测试进一步验证了该薄膜在不同环境下的稳定性。

该薄膜的制备过程简单且高效，避免了传统方法中复杂的工艺和昂贵的设备。例如，一些研究采用自组装、等离子蚀刻、含氟分子以及复杂的工艺控制来实现超级疏水性表面，但这些方法往往需要高温固化或复杂的后处理步骤，限制了其在电子设备中的广泛应用。相比之下，本文的方法通过紫外固化和溶剂蒸发，不仅减少了处理时间，还降低了成本，使得薄膜的制备更加便捷。

在实际应用中，该薄膜能够承受深水环境下的长时间浸泡，如在1米深水中浸泡12小时后仍然保持疏水性，表明其具有良好的防水性能。此外，该薄膜在多种测试条件下均表现出优异的抗腐蚀能力，使其成为电子设备中金属电路保护的理想选择。这种材料的开发为电子设备中金属电路的保护提供了一种简便、高效且耐用的策略，有助于提升电子设备的使用寿命和可靠性。

总之，本文所提出的超级疏水性薄膜结合了良好的导热性和机械稳定性，为电子设备中金属电路的保护提供了一种创新的解决方案。通过简便的制备方法，该薄膜能够在多种环境下保持优异的性能，满足电子设备对高效散热和抗腐蚀的需求。未来的研究可以进一步探索该材料在不同应用场景下的性能优化，以及其在工业生产中的大规模应用潜力。