钢筋混凝土材料的腐蚀严重威胁着跨海桥梁、建筑物和海洋船舶，还可能引发安全隐患，甚至导致灾难性事故。同时，腐蚀造成的修复和维护成本高昂，给经济带来沉重负担，并可能产生污染物，加剧环境问题。因此，开发高效、耐用的防腐蚀技术对于海洋工程、基础设施建设以及交通运输行业而言至关重要。

超疏水涂层表面独特的空气层能有效减少钢筋混凝土的腐蚀，不仅延长了混凝土的长期使用寿命，还可减少经济损失和环境污染。基于超疏水涂层的防腐与自清洁特性，有必要在基材表面设计此类涂层以满足防腐需求。尽管超疏水涂层逐渐发展以适应多样化需求，但其在工程制备和实际应用中仍存在局限性。

通过对超疏水涂层的结构和组分的精心设计，山东理工大学鞠冠男团队设计出一种全高分子的稳定超疏水涂层。利用聚氨酯的柔性与环氧树脂的刚性共同提升涂层的整体稳定性，制备流程如图1所示，该团队通过利用端羟基聚丁二烯与甲苯二异氰酸酯生成预聚体，乙二胺作为扩链剂，再通过非溶剂诱导相分离法制备了聚氨酯颗粒的悬浊液。

再加入具有刚性的环氧树脂增强整体的稳定性，然后通过端氨基硅油修饰的环氧树脂降低表面的自由能，最后控制喷涂的压力和距离得到了稳定的高分子超疏水表面。

图1：稳定高分子超疏水表面的制备过程

制备的超疏水涂层具有优秀的机械稳定性，在1.2m的高度2500g的砂石冲击下，静态接触角依然能够达到150.5°，保持良好的超疏水效果。

此外，无论是经过水流冲击、刀刮、胶带剥离、紫外照射、高温、酸碱盐等复杂情况下的的测试，该超疏水涂层仍然能够保持超疏水的状态，并且始终具备自清洁性能。

同时，该涂层拥有良好的耐静、动态穿刺效果，为其耐腐蚀应用打下良好基础。

图2：落砂冲击试验

超疏水涂层能够捕获空气层并隔离水相，使其能够有效阻隔溶液与基底的粒子交换。它可作为一种有效的防护手段，防止金属材料生锈，从而避免电化学腐蚀和化学腐蚀。

如图3，该超疏水表面在EIS测试中，相对于未经修饰的混凝土小块具有更大的电荷转移电阻，同时在极化曲线中具有更大的极化电压和更小的极化电流，表明该超疏水涂层具有显著的耐腐蚀能力，同时经过长时间的浸泡测试后，发现其拥有良好的长效防腐能力，这为应用于桥墩的耐腐蚀提供了保证。

图3：稳定高分子超疏水表面的耐腐蚀测试

该研究的第一单位是山东理工大学材料科学与工程学院，硕士研究生张洪乾为第一作者，材料学院鞠冠男、粟常红为通讯作者，此研究得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金的支持。