高温稳定疏水纳米颗粒的合成及其在超疏液涂层中的应用

本研究针对高温应用下超疏水涂层因有机组分热降解而受限的难题，报道了一种基于TiO2增强聚二甲基硅氧烷微球/硅树脂胶粘剂/碳纤维复合体系的火焰辅助热解合成策略，成功制备出具有卓越热稳定性（耐受400-500°C长期加热及850°C瞬态火焰）和机械耐久性（抗1500次Taber磨损）的疏水纳米颗粒涂层，实现了对熔盐、玻璃液等多种高温液体的超疏液特性，突破了高温极端环境下超疏液性能与耐久性协同的技术瓶颈。

　　

通过火焰辅助热解技术，研究人员成功合成了高温稳定疏水纳米颗粒（HTHP-NPs），其以二氧化钛（TiO₂）增强的聚二甲基硅氧烷（PDMS）微球（MS）、硅树脂胶粘剂（Ad）及碳纤维（C_f）复合体系为前驱体。所形成的HTHP-NPs包覆的MS/TiO₂/Ad/C_f复合涂层展现出惊人的热稳定性，在持续400–500°C高温炉中暴露100小时或瞬态850°C火焰测试超过20秒后，仍保持超疏水性（接触角CA = 169.7 ± 1.1°；滑动角SA = 2.4 ± 0.7°）。该涂层对多种高温液体（如熔盐、醋酸钠、玻璃熔体和焊料）表现出卓越的排斥性能。其高温抗氧化增强机制源于复合微观结构对前驱体氧化的动力学抑制，以及高温下碳纤维（C_f）分解产生的氧清除效应。此外，HTHP-NPs组装体显示出突出的机械韧性，即使在严重机械损伤（如1500次Taber磨耗循环或3.12 × 10⁶ J m^?2的冲击能量密度）后仍能保持纳米级粗糙度。这一进展弥合了超疏液性与高温耐久性之间的鸿沟，为极端热环境下的稳健性能提供了新方案。