界面共价键构筑的强韧超疏水涂层：抗结冰与耐腐蚀性能的协同增强

本研究通过羟基封端聚二甲基硅氧烷（H-PDMS）介导的环氧树脂-二氧化硅纳米颗粒界面共价键网络，开发出兼具机械强度和腐蚀稳定性的超疏水（SH）涂层。该涂层水接触角达167.7°，滑动角仅2.1°，其化学键合界面显著延缓冰核形成（冻结延迟时间提升46倍）并抑制霜晶扩展（传播速率降低4倍），为风电叶片、输电线路等严苛环境下的长效防冰/防腐需求提供了可规模化喷涂的解决方案。

　　

材料相关性

填料浓度与润湿性的关联

超疏水性（SH）源于微纳分级结构与材料低表面能的协同效应。在喷涂工艺中，当纳米颗粒（如二氧化硅）含量超过临界阈值时，颗粒从聚合物基体中凸起形成分级结构。本研究通过羟基封端聚二甲基硅氧烷（H-PDMS）介导的共价键合，使环氧树脂与二氧化硅纳米颗粒（7 nm）形成化学交联网络，显著提升涂层机械稳定性。

核心发现

共价键合强化的防冰机制

化学键合界面通过降低表面能延迟冰核形成，冻结延迟时间达未涂层表面的46倍。霜晶扩展实验显示，该涂层可将传播速率降低至对照组的1/4。这种效应源于共价键稳定的空气层对固-液接触面积的抑制，同时提供热绝缘屏障。

结论

本研究通过环氧树脂-H-PDMS-二氧化硅的界面共价键设计，实现超疏水涂层的长效耐久性。该策略克服了传统氟硅烷涂层机械强度不足的缺陷，为风电、电力设施等工业场景的防冰/防腐需求提供可喷涂、可规模化的解决方案。

作者贡献声明

Jae-Min Kwon：原始稿件撰写·方法学建立·数据分析

Kun-Woo Nam：方法学开发

Won-Jin Kim：实验实施与方法优化

Sung-Hoon Park：研究构思·经费获取·论文修订与监督