科学家研发轮胎橡胶颗粒超疏水防腐涂层，突破废旧资源利用
9 月 2 日消息，中国科学院海洋研究所今日宣布，该所海洋关键材料全国重点实验室海洋腐蚀污损与防控材料研究组受橡胶跑道耐磨缓冲多层结构启发，利用废旧轮胎橡胶颗粒作为铠甲化骨架结构设计构建了一种兼具高机械稳定性与长效防腐性能的超疏水复合涂层。相关研究成果发表在国际学术期刊 Chemical Engineering Journal（影响因子 13.2）。
受自然界“荷叶效应”启示的超疏水材料（水静态接触角 > 150°、滚动角 < 10°）的发现、仿生制备及其在自清洁、油水分离、辐射制冷、能量收集、流体减阻、防腐、防冰、可穿戴传感等领域的巨大应用潜力受到了研究人员的高度关注。特别是在防腐领域，超疏水材料表面极低的固－液接触面积和低表面能特性为防腐涂层材料的设计开发提供了创新性视角。
然而，目前超疏水防腐材料普遍存在机械稳定性差、易磨损失效、长效防护性能欠佳等问题，难以满足在实际应用场景和复杂工况条件下对材料的性能需求，阻碍了超疏水材料从实验室研究迈向实际应用的进程。如何设计开发高稳定性超疏水长效防腐涂层仍是当前本领域的重要研究热点与挑战。
研究团队从生活中常见的橡胶跑道多层结构耐磨－耐候－缓冲特性获得灵感，以及对废旧橡胶轮胎累积带来的资源浪费、环境污染与回收再利用问题的思考，张斌斌带领的研究小组创新性地将废旧轮胎橡胶颗粒与铠甲化结构设计理念相结合，成功构建了一种三层复合超疏水防腐涂层，实现了废物高值化利用与高性能超疏水防腐涂层的“双赢”设计。
该复合涂层由环氧树脂（EP）作为底层，回收再利用的轮胎橡胶颗粒（RTR）作为大尺度铠甲结构中间层，以及氟硅烷改性氧化铝 @热塑性聚氨酯（S-Al2O3@TPU）构成的超疏水面层形成三层防护体系。所制备的 RTR 铠甲化超疏水复合涂层能够承受 1200 次砂纸摩擦循环、450 次胶带剥离循环和 1050 克落砂冲击，展现了显著提升的机械稳定性与界面结合力。
电化学测试结果显示，经涂层保护的 Q235 碳钢的低频模值和电荷转移电阻提升了 7 个数量级，腐蚀电流密度下降了 5 个数量级。此外，在 3.5 % 氯化钠溶液浸泡 840 小时和户外海洋大气环境暴露 1680 小时后涂层仍能保持超疏水防护特性，体现了其具有优异的长效防腐潜力。
该研究所设计的 RTR 铠甲化高稳定性超疏水防腐涂层不仅实现了资源的循环利用，还为高耐磨－高耐候超疏水功能防护材料的开发提供了一种有效的解决思路。随着表面稳定性和长效耐久性的不断强化，超疏水功能防护材料也将逐渐从实验室样品向工程化产品持续推进，并在更多领域展现出产业化与推广应用前景。
论文第一作者和通讯作者为中国科学院海洋研究所张斌斌特聘研究员，该研究得到了山东省重点人才工程和山东省优青项目的资助。
附论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725082737
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