338 工程科学学报，第43卷，第3期 进行干燥固化处理，而后浸入疏水性高岭土溶液 未发生改变，表现出稳定的超疏水性能.Uzoma等s约 中，制备出高岭土改性的氧化石墨烯聚氨酯海 通过两步喷涂系统制备出氟硅烷改性的石墨烯涂 绵，涂层呈现出良好的超疏水特性，其接触角为 层，该涂层接触角大于152°，滚动角小于7°，呈现 156.5°. 出良好的超疏水性.Zhang等[s利用静电喷涂技 喷涂是将含有疏水材料的涂料通过喷枪喷 术，将环氧树脂-聚四氟乙烯石墨烯聚多巴胺-二 涂、等离子喷涂等方法完成涂覆过程，多用于硬质 氧化硅-全氟辛基三乙氧基硅烷等物质按比例混 基体.Lǖ等网将碳纳米管和还原氧化石墨烯作为 合，制备出改性石墨烯涂层，涂层微观形貌如图7 填料制成涂料，通过气枪喷涂形成多层结构涂层， 所示，该涂层接触角为156.3±1.5°，滚动角为3.5°± 该涂层接触角达161±1°，滚动角为2±1°，具有良 0.5°，石墨烯的改性改变了涂层的表面形貌，提高 好的超疏水性能，且经过5000次摩擦后其疏水性 了涂层的超疏水性能 a (b) (c) (d) (e) (0 100 nr 困7(a)石墨烯：(b,c)在0.5mgmL聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧化硅；(d,e)在1mgmL-聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧 化硅：()物理混合的石墨烯和二氧化硅倒 Fig.7 (a)Graphene;(b,c)nano-silica grown on 0.5 mg'mLL PDA modified graphene;(d,e)nano-silica grown on 1 mg'mL PDA modified graphene; (f)physically mixed graphene and silicalsel 旋涂是指以旋涂方式将含有疏水材料的溶液 2.5层层自组装法 涂覆至基材表面形成疏水涂层，也多用于硬质基 层层自组装法是生产各种微米级、纳米级结 体.Wang等s7将通过电化学法剥离的石墨烯配 构和超疏水涂层的首选方法之一，包括自组装和 以聚二甲基硅氧烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷制作 层层组装两个部分 成悬浊液，以旋涂方式涂覆在铝基材表面形成超 自组装是指利用原材料本身的特性主动发生 疏水涂层.该涂层静态水接触角高达160°±2°，滚 的组装而形成涂层的方法，Wang等6o利用对苯二 动角为9°，不仅具有较好的自洁性，且对水和沙的 胺和氧化石墨烯的自组装特性，在二氧化硅基底 冲击具有较强抵抗力.Lu等58，将石墨烯粉在乙 上制备了石墨烯超疏水涂层，如图8(a)所示，该研 醇中进行高功率超声处理获得悬浊液，使用旋涂 究表明，通过自组装技术，无需其他有机表面活性 法在铝合金上沉积了具有优异机械耐磨性和耐腐 剂进一步修饰，可制备出具有超疏水性能的石墨 蚀性的超疏水石墨烯薄膜.其接触角为153.7°±2° 烯涂层，涂层接触角达150.8°，滚动角5.2°.Zhang 滴涂是指将含有疏水材料的溶液滴在基材表 等6例通过将含锆有机金属框架材料UIO-66-F4纳 面，使溶液主动渗透至基材中形成疏水涂层，在多 米粒子组装在GO基质上，合成了类似于三明治 孔结构中有所应用.陈宁宁等5在AZ91镁合金 状结构的UIO-66-F4@rG0杂化体，如图8(b),并以 表面做微弧氧化处理后，少量多次滴涂石墨烯-硬 羟基-氟代聚硅氧烷作为偶联剂，成功在多种材料 脂酸共混溶液形成复合膜层.经测试，其接触角高 表面上制备了石墨烯基超疏水涂层.其在海绵和 达162°，远高于单独由硬脂酸涂覆形成的涂层，且 滤纸上形成的超疏水涂层的静态水接触角分别达 新涂层的耐蚀性得到进一步提升 到169.3±0.6°和155.3±1.2°，不仅具有良好的超疏进行干燥固化处理，而后浸入疏水性高岭土溶液 中，制备出高岭土改性的氧化石墨烯聚氨酯海 绵，涂层呈现出良好的超疏水特性，其接触角为 156.5°. 喷涂是将含有疏水材料的涂料通过喷枪喷 涂、等离子喷涂等方法完成涂覆过程，多用于硬质 基体. Lü等[54] 将碳纳米管和还原氧化石墨烯作为 填料制成涂料，通过气枪喷涂形成多层结构涂层， 该涂层接触角达 161°±1°，滚动角为 2°±1°，具有良 好的超疏水性能，且经过 5000 次摩擦后其疏水性 未发生改变，表现出稳定的超疏水性能. Uzoma 等[55] 通过两步喷涂系统制备出氟硅烷改性的石墨烯涂 层，该涂层接触角大于 152°，滚动角小于 7°，呈现 出良好的超疏水性. Zhang 等[56] 利用静电喷涂技 术，将环氧树脂‒聚四氟乙烯石墨烯聚多巴胺‒二 氧化硅‒全氟辛基三乙氧基硅烷等物质按比例混 合，制备出改性石墨烯涂层，涂层微观形貌如图 7 所示，该涂层接触角为 156.3°±1.5°，滚动角为 3.5°± 0.5°，石墨烯的改性改变了涂层的表面形貌，提高 了涂层的超疏水性能. 1 μm 1 μm 100 nm 200 nm 100 nm 1 μm (a) (b) Nano-SiO2 Agglomeration of SiO2 Nano-pore (c) (d) (e) (f) 图 7    （a）石墨烯；（b，c）在 0.5 mg·mL−1 聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧化硅；（d，e）在 1 mg·mL−1 聚多巴胺改性石墨烯上生长的纳米二氧 化硅；（f）物理混合的石墨烯和二氧化硅[56] Fig.7    (a) Graphene; (b,c) nano-silica grown on 0.5 mg·mL−1 L PDA modified graphene; (d,e) nano-silica grown on 1 mg·mL−1 PDA modified graphene; (f) physically mixed graphene and silica[56] 旋涂是指以旋涂方式将含有疏水材料的溶液 涂覆至基材表面形成疏水涂层，也多用于硬质基 体. Wang 等[57] 将通过电化学法剥离的石墨烯配 以聚二甲基硅氧烷和 3-氨丙基三乙氧基硅烷制作 成悬浊液，以旋涂方式涂覆在铝基材表面形成超 疏水涂层. 该涂层静态水接触角高达 160°±2°，滚 动角为 9°，不仅具有较好的自洁性，且对水和沙的 冲击具有较强抵抗力. Liu 等[58] ，将石墨烯粉在乙 醇中进行高功率超声处理获得悬浊液，使用旋涂 法在铝合金上沉积了具有优异机械耐磨性和耐腐 蚀性的超疏水石墨烯薄膜. 其接触角为 153.7°±2°. 滴涂是指将含有疏水材料的溶液滴在基材表 面，使溶液主动渗透至基材中形成疏水涂层，在多 孔结构中有所应用. 陈宁宁等[59] 在 AZ91 镁合金 表面做微弧氧化处理后，少量多次滴涂石墨烯‒硬 脂酸共混溶液形成复合膜层. 经测试，其接触角高 达 162°，远高于单独由硬脂酸涂覆形成的涂层，且 新涂层的耐蚀性得到进一步提升. 2.5    层层自组装法 层层自组装法是生产各种微米级、纳米级结 构和超疏水涂层的首选方法之一，包括自组装和 层层组装两个部分. 自组装是指利用原材料本身的特性主动发生 的组装而形成涂层的方法，Wang 等[60] 利用对苯二 胺和氧化石墨烯的自组装特性，在二氧化硅基底 上制备了石墨烯超疏水涂层，如图 8（a）所示，该研 究表明，通过自组装技术，无需其他有机表面活性 剂进一步修饰，可制备出具有超疏水性能的石墨 烯涂层，涂层接触角达 150.8°，滚动角 5.2°. Zhang 等[61] 通过将含锆有机金属框架材料 UIO-66-F4 纳 米粒子组装在 rGO 基质上，合成了类似于三明治 状结构的 UIO-66-F4@rGO 杂化体，如图 8（b），并以 羟基‒氟代聚硅氧烷作为偶联剂，成功在多种材料 表面上制备了石墨烯基超疏水涂层. 其在海绵和 滤纸上形成的超疏水涂层的静态水接触角分别达 到 169.3°±0.6°和 155.3°±1.2°，不仅具有良好的超疏 · 338 · 工程科学学报，第 43 卷，第 3 期