铝合金因其轻质、强度高、易加工、热导率和电导率优异和可回收性好等综合优势，已成为海洋工程、航空航天、交通运输、电子设备等领域的关键材料。通常，铝合金表面会形成天然氧化膜，提供一定程度的耐腐蚀性。然而，这种天然氧化层往往松散且亲水，难以在腐蚀性环境中提供长期保护。因此，铝合金容易发生腐蚀失效和材料性能退化问题，包括点蚀和晶间腐蚀。此外，在低温环境中使用时，铝合金还会遭受严重的积冰，严重威胁结构稳定性和整体性能。
为提高铝合金的耐腐蚀性，人们已研究出多种方法，主要包括阳极氧化，元素合金化，缓蚀剂和防护涂层。传统的防冰策略主要包括机械除冰、化学除冰试剂、电热除冰和光热除冰。尽管这些防腐和防冰方法提供了一定的防护能力，但它们通常存在功能单一、能耗高和环境污染等局限性。因此，开发兼具防腐和防冰性能的防护材料已成为铝合金表面防护领域的一个重要研究方向。
受自然生物启发，超疏水材料的发现和人工合成为腐蚀和结冰控制提供了一种潜在的解决方案。通常，水接触角（CA）大于150°且滚动角（SA）小于10°的表面被称为超疏水表面。超疏水表面极低的表面能以及其结构空隙内捕获的空气层在减少固-液接触面积和热传递速率方面起着至关重要的作用。然而，当暴露在复杂的液体环境中，尤其是低表面张力液体（如油），这些表面容易润湿和粘附，导致从Cassie-Baxter非润湿接触状态不可逆地转变为Wenzel润湿状态。这种转变往往会导致表面功能性能的显著下降。因此，开发同时具有超疏水和超疏油（即超双疏）特性的防护材料可以极大地扩大其应用范围和长期使用寿命。构建超双疏表面比开发超疏油表面更具挑战性，因为它需要更精确地设计表面的微观结构和化学成分。研究制造超双疏防护材料的简单高效方法，评估其综合防腐和防冰应用的潜力，具有重要的科学意义。
近期，中国科学院海洋研究所张斌斌团队、青岛科技大学王敏团队采用简单的喷涂技术，成功制备了一种具有自清洁、防污、防腐和防冰性能的多功能超双疏涂层。
首先将二氧化硅纳米颗粒（SiO2 NPs）均匀分散在无水乙醇与氨水的混合溶液中，随后加入TEOS和PFDTES，制得氟化二氧化硅纳米颗粒（F-SiO2）；然后将聚偏氟乙烯（PVDF）和F-SiO2加入无水乙醇中获得悬浮液，将悬浮液喷涂到抛光的5083铝合金基材上，制得PVDF/F-SiO2涂层。
所制备的涂层对水、乙二醇、花生油和十六烷的接触角均大于150°，滚动角均小于5°，对具有广泛表面张力的液体表现出优异的排斥性。该涂层具有优异的防污和自清洁性能。该涂层还具有优异的防腐功能，涂层表面的Rct增加了七个数量级，经过960小时的盐雾测试后，其表面未观察到腐蚀现象，仍能保持超疏水性，但超疏油性能略有下降。此外，在-10°C和-15°C的低温条件下，涂覆该涂层的铝合金基材上的水滴结冰时间比裸基材上的长8.6倍和2.8倍，表现出优异的防冰性能。
本研究制备的多功能涂层，集超疏水性、超疏油性、自清洁、防污、防腐和防冰性能于一体，为确保金属和合金材料的长期安全使用提供了一种有前景的防护材料，在众多工业领域具有巨大的应用潜力。
实验视频：
视频1：防污
视频2：自清洁
相关研究成果以“Superamphiphobic coating fabricated on 5083 aluminum alloy with integrated anti-corrosion and anti-icing functions”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
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