工程科学学报，第42卷，第1期 如图5所示，月桂酸根改性后的水滑石薄膜通过 tridecafluoro-n-octylsilane,.简称FAS-l3),对Mg-Al 两种方式增强其对基体的耐蚀性保护：一方面，月 水滑石薄膜改性，使其具有超疏水性能.研究结果 桂酸根改性后，赋予了水滑石薄膜的超疏水性，在 表明，在pH为12时所制备的水滑石薄膜具有最 超疏水表面截留空气形成“空气膜”阻碍水分子与 好的疏水性，其接触角超过160°.极化曲线测试结 腐蚀性离子的渗入：另一方面，水滑石薄膜层板阳 果表明，在质量分数为3.5%NaC1溶液中，FAS-13 离子与月桂酸根之间强烈的相互作用，阻碍后者 改性后的Mg-A1水滑石薄膜使得铝合金基体的腐 进行阴离子交换反应使水滑石薄膜负载氯离子， 蚀电流密度下降了两个数量级.此外，改性后的超 因而氯离子很难通过阴离子交换反应进入水滑石 疏水膜层还具有良好的防结冰性能与耐磨损性能 通道，从而有效地提高了水滑石薄膜对基体的耐 Li等5o在阳极氧化后的铝合金表面制备不同 蚀性保护 二价阳离子的(Mg2+、Co2+、Ni2+与Zn2+)水滑石薄 膜，而Zhang等2采用简易的原位生长方法在 A1-Li合金上制备高取向Li-A1水滑石薄膜.两者 腐蚀介质 均采用1H,1H,2H,2H全氟癸基三甲氧基硅烷 空气膜 (IH,IH,2H,2H-perfluorodecyltrimethoxysilane, 水滑石膜层 称为PFDTMS)对制备水滑石薄膜进行改性，使其 氧化物层 具有超疏水性.如图6所示，L等的研究结果表 明，用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷改性 铝基体 后的四种水滑石薄膜，测得的接触角值均大于 164°，显示出优异的超疏水性.这是由于水滑石薄 言月桂酸根离子。氯离子 膜不同的取向与分层提供了微纳米粗糙表面结 图5负载月桂酸根的Z-A!水滑石薄膜的耐蚀性保护机制示意图 构，当涂覆1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷 Fig.5 Schematic illustration of the corrosion protection mechanism for 后，大量的气泡残留在水滑石薄膜的微纳米结构 the Zn-Al LDHs thin film loaded with laurate anions 中，当与液体（如水分子与腐蚀性离子）接触时，这 如前所述，Wang等I7m通过水热法在AA6061 些气泡可以将接触状态由液-固变为液-空-固，阻 铝合金表面制备了Mg-A1水滑石薄膜，研究了不 止液体渗入到水滑石薄膜结构中，从而提高水滑 同pH值对所制备的Mg-AI水滑石薄膜的形貌与 石薄膜对基体的保护效果.Zhang等提出了lH, 结构的影响：然后通过涂覆三乙氧基-1H,1H,2H, 1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷改性过程中的 2H十三氟-正辛基硅烷(triethoxy-lH,IH,2H,2H 反应机理，如下所示： (a) U (b) (c) (d) 图6不同水滑石薄膜样品用1H,1H,2H.2H全氟癸基三甲氧基硅烷进行表面改性后的接触角与对应水滴照片.(a)Mg-A1水滑石.接触角为 168.8°，(b)Co-Al水滑石.接触角为169.6°：(c)Ni-A1水滑石.接触角为165.8°：(d)Zn-Al水滑石.接触角为164.2° Fig.6 CA of different LDHs thin film samples with surface modification with PFDTMS and the corresponding photographs of water droplets on the surfaces:(a)Mg-Al LDHs,,CA=168.8°，(b)Co-AIl LDHs,CA=169.6°；(c)Ni-Al LDHs,CA=165.8°：(dZn-Al LDHs,CA=164.2°如图 5 所示，月桂酸根改性后的水滑石薄膜通过 两种方式增强其对基体的耐蚀性保护：一方面，月 桂酸根改性后，赋予了水滑石薄膜的超疏水性，在 超疏水表面截留空气形成“空气膜”阻碍水分子与 腐蚀性离子的渗入；另一方面，水滑石薄膜层板阳 离子与月桂酸根之间强烈的相互作用，阻碍后者 进行阴离子交换反应使水滑石薄膜负载氯离子， 因而氯离子很难通过阴离子交换反应进入水滑石 通道，从而有效地提高了水滑石薄膜对基体的耐 蚀性保护. 如前所述，Wang 等[17] 通过水热法在 AA6061 铝合金表面制备了 Mg‒Al 水滑石薄膜，研究了不 同 pH 值对所制备的 Mg‒Al 水滑石薄膜的形貌与 结构的影响；然后通过涂覆三乙氧基-1H，1H，2H， 2H 十三氟-正辛基硅烷（ triethoxy-1H，1H，2H，2H￾tridecafluoro-n-octylsilane，简称 FAS-13），对 Mg‒Al 水滑石薄膜改性，使其具有超疏水性能. 研究结果 表明，在 pH 为 12 时所制备的水滑石薄膜具有最 好的疏水性，其接触角超过 160°. 极化曲线测试结 果表明，在质量分数为 3.5% NaCl 溶液中，FAS-13 改性后的 Mg‒Al 水滑石薄膜使得铝合金基体的腐 蚀电流密度下降了两个数量级. 此外，改性后的超 疏水膜层还具有良好的防结冰性能与耐磨损性能. Li 等[50] 在阳极氧化后的铝合金表面制备不同 二价阳离子的（Mg2+、Co2+、Ni2+与 Zn2+）水滑石薄 膜 ， 而 Zhang 等 [26] 采用简易的原位生长方法 在 Al‒Li 合金上制备高取向 Li‒Al 水滑石薄膜. 两者 均采用 1H， 1H， 2H， 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷 （ 1H， 1H， 2H， 2H-perfluorodecyltrimethoxysilane， 简 称为 PFDTMS）对制备水滑石薄膜进行改性，使其 具有超疏水性. 如图 6 所示，Li 等的研究结果表 明，用 1H，1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷改性 后的四种水滑石薄膜 ，测得的接触角值均大于 164°，显示出优异的超疏水性. 这是由于水滑石薄 膜不同的取向与分层提供了微纳米粗糙表面结 构，当涂覆 1H，1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷 后，大量的气泡残留在水滑石薄膜的微纳米结构 中，当与液体（如水分子与腐蚀性离子）接触时，这 些气泡可以将接触状态由液‒固变为液‒空‒固，阻 止液体渗入到水滑石薄膜结构中，从而提高水滑 石薄膜对基体的保护效果. Zhang 等提出了 1H， 1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷改性过程中的 反应机理，如下所示： 腐蚀介质 空气膜 水滑石膜层 氧化物层 铝基体 月桂酸根离子 氯离子 图 5    负载月桂酸根的 Zn‒Al 水滑石薄膜的耐蚀性保护机制示意图 Fig.5    Schematic illustration of the corrosion protection mechanism for the Zn‒Al LDHs thin film loaded with laurate anions (a) (b) (c) (d) 图 6    不同水滑石薄膜样品用 1H，1H，2H，2H-全氟癸基三甲氧基硅烷进行表面改性后的接触角与对应水滴照片. （a） Mg‒Al 水滑石，接触角为 168.8°; （b） Co‒Al 水滑石，接触角为 169.6°；（c） Ni‒Al 水滑石，接触角为 165.8°；（d） Zn‒Al 水滑石，接触角为 164.2° Fig.6    CA of different LDHs thin film samples with surface modification with PFDTMS and the corresponding photographs of water droplets on the surfaces: (a) Mg‒Al LDHs, CA=168.8°; (b) Co‒Al LDHs, CA=169.6°; (c) Ni‒Al LDHs, CA=165.8°; (d) Zn‒Al LDHs, CA=164.2° · 8 · 工程科学学报，第 42 卷，第 1 期