慧正資訊，參照貽貝（青口、海虹）的仿生結(jié)構(gòu)，研究人員找到了幫助環(huán)氧涂層獲得疏水型和防腐性的新方法。這項研究刊發(fā)在2023年11月《有機涂料  Progress in Organic Coatings》第184卷中。

環(huán)氧樹脂（ER）通常用作防腐涂料的重要樹脂材料，但其親水性阻礙了防腐性能的發(fā)揮。通常情況下，會采用在環(huán)氧樹脂表面注入液體對其疏水性進行改性，增強其防腐能力。但改性后的環(huán)氧樹脂脆性增強，涂層的耐久性受到較大影響。為了解決上述挑戰(zhàn)，在環(huán)氧樹脂改性中引入貽貝的仿生結(jié)構(gòu) LIS（BI-LIS），制備時，將水解改性劑和礦物油組成的改性礦物油滴加到織構(gòu)化的環(huán)氧樹脂上，放置3天，即可得到BI-LIS樣品。

LIS解決環(huán)氧疏水難題

BI-LIS樣品不僅比原始環(huán)氧樹脂表現(xiàn)出更好的疏水性和防腐性能，更重要的是，它具有通過改性劑分子的重吸收來恢復改性層的能力，可以響應改性層的損傷并增強LIS的可靠性。

液體注入表面（LIS）是一種具有疏水特性的新型功能表面，自推出以來就引起了研究人員的極大關(guān)注。受此啟發(fā)，有人提出環(huán)氧樹脂上創(chuàng)建 LIS 作為解決其親水性問題的潛在解決方案。在經(jīng)典方法中，LIS的制備過程通常包括三個步驟：制備具有表面紋理的基底，用改性層覆蓋紋理基底并注入油。其中，覆蓋改性層的目的是使紋理基材同時滿足親油和疏水的要求。目前，有多種方法可以在織構(gòu)化基底上獲得改性層。例如，通過將樣品浸入1-十二烷硫醇與乙醇的混合溶液中來實現(xiàn)樣品表面的改性層，或者利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）與正己烷混合的溶液來達到相同的效果。同樣還可以通過將樣品浸入1H、1H、2H、2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）和正十八烷基三甲氧基硅烷（OTS）中獲得改性層。

然而，據(jù)我們所知，改性層往往很脆弱，很容易被外力損壞。更嚴重的是，如果改性層丟失，會導致水滴浸入織構(gòu)化基材中，LIS將失去疏水性。因此，提高改性層的可靠性對于提高LIS的可靠性至關(guān)重要。

來自貽貝的仿生學啟發(fā)

在自然界中，已經(jīng)觀察到某些動物的自發(fā)吸附行為，這些行為被認為是提高改性層可靠性的潛在靈感來源。以一些海洋無脊椎動物（如貽貝、藤壺等）為例，它們會自發(fā)吸附在海水中的附著基質(zhì)（如礁石、船舶等）表面。在這種情況下，即使這些無脊椎動物被人工去除，新的無脊椎動物也會在相對較短的時間內(nèi)重新吸附到附著基底上。因此，換言之，附著基板的表面幾乎總是被吸附劑覆蓋。受此啟發(fā)，如果用于構(gòu)建改性層的分子能夠以自由狀態(tài)存在（類似于貽貝），并且能夠自發(fā)吸附到紋理基底上，那么對于 LIS 來說將是有利的。其原因是，在這個新穎的想法中，如果已經(jīng)吸附在基材上的分子被損壞，游離分子將重新吸附在受損區(qū)域，從而實現(xiàn)持久的改性層。

本研究采用模板法制備織構(gòu)化ER，該方法適用于具有熱固性特性的環(huán)氧樹脂。隨后，將在礦物油中添加水解改性劑而得到的改性礦物油滴在織構(gòu)化的環(huán)氧樹脂上，并放置一段時間，從而得到仿生LIS（簡稱BI-LIS）。時間。在該制備方法中，改性劑分子、礦物油和紋理環(huán)氧樹脂分別起到與海洋無脊椎動物、海水和附著基相似的作用。隨著織構(gòu)化環(huán)氧樹脂不斷被改性劑分子“吸附”，其表面逐漸被改性層覆蓋。最終，具有改性層的織構(gòu)化環(huán)氧樹脂捕獲油膜以獲得BI-LIS。一方面，與傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂涂層相比，BI-LIS 表現(xiàn)出更好的疏水性和防腐性能。另一方面，與經(jīng)典方法的LIS試件相比，驗證了通過改性劑分子重新吸附到改性材料受損區(qū)域而實現(xiàn)的BI-LIS試件的改性層和性能的可靠性。層。研究結(jié)果為擴大環(huán)氧樹脂應用范圍提供了潛在的機會。

能量色散光譜結(jié)果顯示，改性后的環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中氟含量逐漸增加，表明隨著改性劑分子中的氟烷基逐漸吸附，改性層形成。BI-LIS樣品不僅表現(xiàn)出比環(huán)氧樹脂更好的疏水性和防腐性能，更重要的是，它具有通過改性劑分子的重吸收來恢復改性層的能力，可以響應改性層的損壞和提高LIS的可靠性。

本研究旨在增強環(huán)氧樹脂的疏水性和耐腐蝕性能，為拓寬環(huán)氧樹脂的應用范圍提供技術(shù)支撐。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300944023004472