景德镇陶瓷大学胡学兵教授：石墨烯超疏水涂层获得新进展

导读：近日，景德镇陶瓷大学胡学兵教授基于当前超疏水材料面临的力学强度偏低、耐热性有待提升等关键问题，提出一维/二维杂化增强策略，通过表面微纳结构设计及其构效关系揭示，开发出新型高性能石墨烯超疏水涂层。

成果简介

超疏水材料因其卓越的防水性能而备受关注，并在众多领域具有巨大的应用市场。近日，景德镇陶瓷大学胡学兵教授基于当前超疏水材料面临的力学强度偏低、耐热性有待提升等关键问题，提出一维/二维杂化增强策略，通过表面微纳结构设计及其构效关系揭示，开发出新型高性能石墨烯超疏水涂层。该涂层具有优良的化学/机械耐久性和耐热性，同时可以与陶瓷、金属、有机等材料强力结合，且易于规模化生产。该环保、低成本的新型石墨烯超疏水涂层在自清洁、防腐蚀、抗雾化、防结冰等应用方面已展现出显著的竞争优势。该成果以“Ecofriendly fabrication of superhydrophobic coating with high chemical/mechanical durability and enhanced heat resistance by 1D/2D hybridization strategy”为题发表在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》。

图文导读

图1 （a）不同液滴在涂层表面的接触角，（b）不同液滴形态，（c）涂层表面的水弹射现象

图2 涂层显微结构：SEM图（a，b）和AFM图（c，d）

图3 （a）涂层表面自清洁性能，（b）水滴在涂层表面的滚动过程

图4 （a）不同pH值的水溶液在涂层表面的接触角，（b）涂层表面化学耐久性作用机制，（c）涂层化学耐久性能对比，（d）涂层在不同条件下可稳定浸泡200天

图5 （a）涂层力学强度测试，（b）不同磨损条件下涂层表面的水接触角和水滚动角

图6（a）涂层热重性能，（b）和（c）不同温度处理10小时后的涂层表面水接触角变化

图7 不同基材表面喷涂超疏水涂层：（a）陶瓷；（b）金属；（c）塑料；（d）纺织物

通讯作者简介：胡学兵，教授，博士研究生导师，江西省百千万人才工程人选，江西省自然科学基金杰出青年基金资助对象。博士毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所，现就职于景德镇陶瓷大学。2008年和2017年分别在法国欧洲膜研究所和英国诺丁汉大学从事学术研修工作。主要从事面向环境、能源等应用的功能化石墨烯材料和先进无机膜技术的研究工作。先后主持国家自然科学基金、江西省青年科学基金重大项目和面上项目等10余项。2021年荣获江西省自然科学奖。在《J. Membr. Sci.》、《Appl. Surf. Sci.》、《Colloid Surface A》等发表学术论文82篇，授权国家发明专利21项。

信息来源：景德镇陶瓷大学