石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展(4) - 中国表面工程杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部- 中国表面工程

来稿应自觉遵守国家有关著作权法律法规，不得侵犯他人版权或其他权利，如果出现问题作者文责自负，而且本刊将依法追究侵权行为给本刊造成的损失责任。本刊对录用稿有修改、删节权。经本刊通知进行修改的稿件或被采用的稿件，作者必须保证本刊的独立发表权。一、投稿方式： 1、请从我刊官网直接投稿。 2、请从我编辑部编辑的推广链接进入我刊投审稿系统进行投稿。二、稿件著作权： 1、投稿人保证其向我刊所投之作品是其本人或与他人合作创作之成果，或对所投作品拥有合法的著作权，无第三人对其作品提出可成立之权利主张。 2、投稿人保证向我刊所投之稿件，尚未在任何媒体上发表。 3、投稿人保证其作品不含有违反宪法、法律及损害社会公共利益之内容。 4、投稿人向我刊所投之作品不得同时向第三方投送，即不允许一稿多投。 5、投稿人授予我刊享有作品专有使用权的方式包括但不限于：通过网络向公众传播、复制、摘编、表演、播放、展览、发行、摄制电影、电视、录像制品、录制录音制品、制作数字化制品、改编、翻译、注释、编辑，以及出版、许可其他媒体、网站及单位转载、摘编、播放、录制、翻译、注释、编辑、改编、摄制。 6、第5条所述之网络是指通过我刊官网。 7、投稿人委托我刊声明，未经我方许可，任何网站、媒体、组织不得转载、摘编其作品。

石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展(4)

作者:

关键词:

摘要：

2.4 涂覆法

涂覆法是将含有疏水改性材料的涂料通过浸泡、喷涂、旋涂等方式直接叠加覆盖到基体表面，经过固化、干燥处理后，形成具有一定粗糙结构的涂层. 涂覆法操作简单、成本低廉、制备周期短、易于扩展到任何基体表面，适合大规模商业制备，是未来的发展趋势. 在实际应用中，涂覆方法又包括浸涂、喷涂、旋涂和滴涂.

浸涂是指将基体放置在含有疏水材料的溶液中浸泡完成涂覆过程，多用于软性、易渗透的织物纤维材料. Shateri-Khalilabad与Yazdanshenas[51]将织物浸入氧化石墨烯分散液中，通过对其进行还原改性处理，制备出石墨烯层超疏水表面织物，其水接触角达 °，滚动角为 7°具备良好的超疏水性. Zhang等[52]将聚氨酯海绵浸入石墨烯纳米片和纤维素纳米晶须的去离子水混合液中后，制得了静态水接触角超过150°的改性聚氨酯石墨烯海绵，具有稳定的超疏水性. Peng等[53]将三聚氰胺海绵浸入氧化石墨烯溶液中并进行干燥固化处理，而后浸入疏水性高岭土溶液中，制备出高岭土改性的氧化石墨烯聚氨酯海绵，涂层呈现出良好的超疏水特性，其接触角为156.5°.

喷涂是将含有疏水材料的涂料通过喷枪喷涂、等离子喷涂等方法完成涂覆过程，多用于硬质基体. Lü等[54]将碳纳米管和还原氧化石墨烯作为填料制成涂料，通过气枪喷涂形成多层结构涂层，该涂层接触角达 161°±1°，滚动角为 2°±1°，具有良好的超疏水性能，且经过5000次摩擦后其疏水性未发生改变，表现出稳定的超疏水性能. Uzoma等[55]通过两步喷涂系统制备出氟硅烷改性的石墨烯涂层，该涂层接触角大于152°，滚动角小于7°，呈现出良好的超疏水性. Zhang等[56]利用静电喷涂技术，将环氧树脂-聚四氟乙烯石墨烯聚多巴胺-二氧化硅-全氟辛基三乙氧基硅烷等物质按比例混合，制备出改性石墨烯涂层，涂层微观形貌如图7所示，该涂层接触角为 156.°，滚动角为 3.°，石墨烯的改性改变了涂层的表面形貌，提高了涂层的超疏水性能.

图7 （a）石墨烯；（b，c）在 0.5 mg·mL-1聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧化硅；（d，e）在 1 mg·mL-1聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧化硅；（f）物理混合的石墨烯和二氧化硅[56]Fig.7 (a) Graphene; (b,c) nano-silica grown on 0.5 mg·mL-1L PDA modified graphene; (d,e) nano-silica grown on 1 mg·mL-1PDA modified graphene;(f) physically mixed graphene and silica[56]

旋涂是指以旋涂方式将含有疏水材料的溶液涂覆至基材表面形成疏水涂层，也多用于硬质基体. Wang等[57]将通过电化学法剥离的石墨烯配以聚二甲基硅氧烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷制作成悬浊液，以旋涂方式涂覆在铝基材表面形成超疏水涂层. 该涂层静态水接触角高达160°±2°，滚动角为9°，不仅具有较好的自洁性，且对水和沙的冲击具有较强抵抗力. Liu等[58]，将石墨烯粉在乙醇中进行高功率超声处理获得悬浊液，使用旋涂法在铝合金上沉积了具有优异机械耐磨性和耐腐蚀性的超疏水石墨烯薄膜. 其接触角为153.7°±2°.

滴涂是指将含有疏水材料的溶液滴在基材表面，使溶液主动渗透至基材中形成疏水涂层，在多孔结构中有所应用. 陈宁宁等[59]在AZ91镁合金表面做微弧氧化处理后，少量多次滴涂石墨烯-硬脂酸共混溶液形成复合膜层. 经测试，其接触角高达162°，远高于单独由硬脂酸涂覆形成的涂层，且新涂层的耐蚀性得到进一步提升.

2.5 层层自组装法

层层自组装法是生产各种微米级、纳米级结构和超疏水涂层的首选方法之一，包括自组装和层层组装两个部分.

自组装是指利用原材料本身的特性主动发生的组装而形成涂层的方法，Wang等[60]利用对苯二胺和氧化石墨烯的自组装特性，在二氧化硅基底上制备了石墨烯超疏水涂层，如图8（a）所示，该研究表明，通过自组装技术，无需其他有机表面活性剂进一步修饰，可制备出具有超疏水性能的石墨烯涂层，涂层接触角达150.8°，滚动角5.2°. Zhang等[61]通过将含锆有机金属框架材料UIO-66-F4纳米粒子组装在rGO基质上，合成了类似于三明治状结构的UIO-66-F4@rGO杂化体，如图8（b），并以羟基-氟代聚硅氧烷作为偶联剂，成功在多种材料表面上制备了石墨烯基超疏水涂层. 其在海绵和滤纸上形成的超疏水涂层的静态水接触角分别达到 169.°和 155.°，不仅具有良好的超疏水性，且对腐蚀环境和物理损伤表现出良好的抗性. Sin等[62]先在硅基板上溅射400 nm的Cu，尔后通过电泳沉积将氟化石墨烯（FG）沉积到铜箔上，制备出石墨烯基超疏水涂层，如图8（c）. 研究结果表明，在Cu和FG的界面处形成了C-F-Cu-F-C连接的复合材料，该材料显著增强了超疏水涂层的结合强度，为实现在多种形状基材上进行表面改性提供了解决方案.

文章来源：《中国表面工程》网址: http://www.zgbmgc.cn/qikandaodu/2021/0508/591.html