海洋所利用廢舊輪胎橡膠顆粒研制高穩(wěn)定超疏水防腐涂層獲新進展
近日,中國科學院海洋研究所海洋關鍵材料全國重點實驗室海洋腐蝕污損與防控材料研究組受橡膠跑道耐磨緩沖多層結構啟發(fā),利用廢舊輪胎橡膠顆粒作為鎧甲化骨架結構設計構建了一種兼具高機械穩(wěn)定性與長效防腐性能的超疏水復合涂層。相關研究成果發(fā)表在國際學術期刊Chemical Engineering Journal(影響因子13.2)。
受自然界“荷葉效應”啟示的超疏水材料(水靜態(tài)接觸角>150°、滾動角<10°)的發(fā)現(xiàn)、仿生制備及其在自清潔、油水分離、輻射制冷、能量收集、流體減阻、防腐、防冰、可穿戴傳感等領域的巨大應用潛力受到了研究人員的高度關注。特別是在防腐領域,超疏水材料表面極低的固-液接觸面積和低表面能特性為防腐涂層材料的設計開發(fā)提供了創(chuàng)新性視角。然而,目前超疏水防腐材料普遍存在機械穩(wěn)定性差、易磨損失效、長效防護性能欠佳等問題,難以滿足在實際應用場景和復雜工況條件下對材料的性能需求,阻礙了超疏水材料從實驗室研究邁向實際應用的進程。如何設計開發(fā)高穩(wěn)定性超疏水長效防腐涂層仍是當前本領域的重要研究熱點與挑戰(zhàn)。

基于廢舊輪胎橡膠顆粒構建高穩(wěn)定性超疏水防腐涂層的研究摘要圖
研究團隊從生活中常見的橡膠跑道多層結構耐磨-耐候-緩沖特性獲得靈感,以及對廢舊橡膠輪胎累積帶來的資源浪費、環(huán)境污染與回收再利用問題的思考,張斌斌帶領的研究小組創(chuàng)新性地將廢舊輪胎橡膠顆粒與鎧甲化結構設計理念相結合,成功構建了一種三層復合超疏水防腐涂層,實現(xiàn)了廢物高值化利用與高性能超疏水防腐涂層的“雙贏”設計。該復合涂層由環(huán)氧樹脂(EP)作為底層,回收再利用的輪胎橡膠顆粒(RTR)作為大尺度鎧甲結構中間層,以及氟硅烷改性氧化鋁@熱塑性聚氨酯(S-Al2O3@TPU)構成的超疏水面層形成三層防護體系。所制備的RTR鎧甲化超疏水復合涂層能夠承受1200次砂紙摩擦循環(huán)、450次膠帶剝離循環(huán)和1050克落砂沖擊,展現(xiàn)了顯著提升的機械穩(wěn)定性與界面結合力。電化學測試結果顯示,經(jīng)涂層保護的Q235碳鋼的低頻模值和電荷轉移電阻提升了7個數(shù)量級,腐蝕電流密度下降了5個數(shù)量級。此外,在3.5 %氯化鈉溶液浸泡840小時和戶外海洋大氣環(huán)境暴露1680小時后涂層仍能保持超疏水防護特性,體現(xiàn)了其具有優(yōu)異的長效防腐潛力。
該研究所設計的RTR鎧甲化高穩(wěn)定性超疏水防腐涂層不僅實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用,還為高耐磨-高耐候超疏水功能防護材料的開發(fā)提供了一種有效的解決思路。隨著表面穩(wěn)定性和長效耐久性的不斷強化,超疏水功能防護材料也將逐漸從實驗室樣品向工程化產(chǎn)品持續(xù)推進,并在更多領域展現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化與推廣應用前景。
論文第一作者和通訊作者為中國科學院海洋研究所張斌斌特聘研究員,該研究得到了山東省重點人才工程和山東省優(yōu)青項目的資助。
論文信息:
Binbin Zhang*,Guangzhou Liang,Baorong Hou,Rubber running track inspired ultra-robust superhydrophobic coating armored with recycled tire rubber (RTR) particles for sustained corrosion resistance,Chemical Engineering Journal,2025,522,167434.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725082737
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號 | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號 |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
