引用格式：

Zhou J, Peng J, Wang J, et al. Water-based epoxy varnish-based durable superhydrophobic coating: Efficient anti-corrosion and anti-icing[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2026: 141376.

研究概要

镁合金在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景，但其易腐蚀的特性严重制约了实际应用。针对这一问题，本研究通过引入水性环氧耐磨清漆，成功制备了兼具防冰、基材适应性和高效防腐蚀功能的超疏水涂层。该涂层的静态水接触角为153.6° ± 0.9°，滚动角为6.3° ± 0.3°。在承受500 g水流冲击和400 g砂粒冲击后，仍能保持超疏水性能。在防冰方面，未涂覆清漆的涂层在-10 °C下将冻结时间延迟至170 s；涂覆清漆后，冻结时间延长至336 s，是裸AZ31（30 s）的十倍以上。电化学测试表明，清漆改性涂层相较于未涂清漆的涂层，腐蚀电流密度降低了近一个数量级（从2.19×10^-7 A/cm²降至2.08×10^-8 A/cm²）。该值比裸AZ31（1.55×10^-6 A/cm²）低约两个数量级，相应的缓蚀效率为98.66%。浸泡9天后，电荷转移电阻仍为1.23×10³ Ω·cm²，约为裸AZ31（240.7 Ω·cm²）的5倍。盐雾试验120小时后未观察到明显腐蚀，表明该涂层具有优异的长期防护能力。此外，本研究进一步探讨了水性环氧耐磨清漆在构建超疏水涂层中的作用机制，阐明了涂层在腐蚀防护和防冰中的协同机制，并验证了该技术在不同基材上的普适性。这项工作为超疏水涂层的性能优化提供了实验依据，并为提高镁合金在严苛环境下的耐腐蚀性和防冰性能提供了有效策略。

研究内容

图1. SiC/Al₂O₃/清漆涂层的制备过程示意图。

图2. SiC/Al₂O₃/清漆涂层表面的自清洁（a）与水射流（b）测试。(c) SiC/Al₂O₃/清漆涂层表面浸入亚甲基蓝染色液并取出的图像。(d) SiC/Al₂O₃/清漆涂层的拒液性能。(e) SiC/Al₂O₃/清漆涂层表面在不同pH值溶液中的接触角。

图3. SiC/Al₂O₃/清漆涂层的水冲击测试（a）与砂冲击测试（b）。(c) 涂覆于不同基材上的涂层表面水滴。(d) 不同基材在-10 ℃下的防冰性能。

图4. (a) 裸AZ31、SiC/Al₂O₃涂层和SiC/Al₂O₃/清漆涂层在-10 ℃下的延迟冻结行为。(b) 裸AZ31、SiC/Al₂O₃涂层和SiC/Al₂O₃/清漆涂层在-15 ℃下的延迟冻结行为。(c) 裸AZ31、SiC/Al₂O₃涂层和SiC/Al₂O₃/清漆涂层在-10 ℃下的霜层生长情况。(d) 不同样品在不同温度下的冻结时间。

图5. 裸AZ31、SiC/Al₂O₃涂层、SiC/Al₂O₃/清漆涂层的奈奎斯特图（a）、Bode图的log频率 vs. _log|Z|曲线（b）、log频率 vs. 极化曲线（c）。(d) 裸AZ31和超疏水涂层的等效电路图。

图6. 在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡9天后，SiC/Al₂O₃/清漆涂层的扫描电镜图像（a）和能谱图像（b）。(c) SiC/Al₂O₃/清漆涂层Bode图的log频率 vs. log|Z|曲线。(d) SiC/Al₂O₃/清漆涂层的防腐蚀机理。(e) 裸AZ31、SiC/Al₂O₃涂层和SiC/Al₂O₃/清漆涂层盐雾测试的示意图。

总结与展望
本研究通过引入水性环氧耐磨清漆，成功制备了一种多功能一体化超疏水涂层。该涂层显著提升了其耐腐蚀性、防冰性能与耐久性。主要结论如下：

1）SiC/Al₂O₃/清漆涂层具有优异的耐久性。在经受500 g水流冲击、400 g砂粒冲击以及不同pH酸碱环境测试后，涂层仍保持优异的超疏水性能。

2）该涂层表现出卓越的耐腐蚀性能。其腐蚀电流密度低至2.08×10^-8 A/cm²，比裸AZ31低约两个数量级；缓蚀效率达到98.66%，且比未添加清漆的涂层低约一个数量级。电化学阻抗谱测试表明，该涂层的初始电荷转移电阻高达5.28×10⁴ Ω·cm²，浸泡9天后仍保持在1.23×10³ Ω·cm²，约为基体材料（240.7 Ω·cm²）的5倍。盐雾试验120小时后，涂层表面未观察到明显腐蚀现象。这一性能提升主要归因于清漆的引入，其促进了纳米颗粒的均匀分散并增强了涂层的致密性。内部形成的气层与致密结构共同构成了双重防护屏障。

3）该涂层将结冰时间较裸AZ31基体延迟约10倍，表现出优异的防冰性能，显著拓展了镁合金在低温环境中的应用范围。

4）本研究提出的涂层制备方法工艺简单，为多功能超疏水表面的构建提供了一条可行的技术路径。该涂层不仅在镁合金上表现出优异的综合性能，还具有良好的基材适用性，为拓展超疏水涂层在各领域的应用提供了参考。

该技术有效结合了传统防腐材料与无机颗粒，为拓展镁合金及其他轻质材料在海洋装备、航空航天等严苛环境中的可靠应用提供了有价值的解决方案。通过进一步优化工艺，该涂层有望在核电站冷却管道防垢与防腐、海洋工程装备减阻与防污等领域展现出广阔的应用前景，并推动相关领域材料技术的创新发展。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2026.141376

相应的成果以“Water-based epoxy varnish-based durable superhydrophobic coating: Efficient anti-corrosion and anti-icing”为题发表在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects上，文章的通讯作者为贵州大学汪希奎教授。