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面向海洋应用的多功能涂层:基于氟硅烷包覆CIP实现防腐、吸波与减阻一体化OA

Multifunctional coating for marine applications:simultaneously achieving corrosion resistance,microwave absorption,and drag reduction via fluorosilane-encapsulated CIPs

中文摘要英文摘要

羰基铁粉(CIP)是一种典型的磁损耗型微波吸收材料.然而,其在严苛海洋环境(高湿度、高盐度)下易发生电化学腐蚀,导致性能退化,限制了长期应用.本研究通过溶胶-凝胶法将全氟癸基三甲氧基硅烷(PFOTES)包覆在CIP表面制备了核壳结构粒子(CIP@PFOTES).随后将粒子掺入氟硅树脂(FSR-ZY220L)中,制得多功能CIP@PFOTES-ZY涂层.该涂层表现出超疏水性,水接触角达158°.在0.1-100 s-1剪切速率范围内减阻率超过70%.中性盐雾环境中涂层展现出优异的长期耐腐蚀性能,电化学阻抗谱(EIS)表明在3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡40 d后,低频阻抗模值(|Z|0.01 Hz)仍保持在107 Ω cm2以上.此外,1.3 mm厚度涂层获得7.52 GHz有效吸收带宽(EAB,RL≤-10 dB),微波吸收性能较未改性样品显著提升.本研究为开发适用于严苛海洋环境的高性能、多功能防护涂层提供了一种有效的材料设计策略.

Carbonyl iron powder(CIP)is a typical magnetic loss-type microwave absorbing material.However,its susceptibility to electrochemical corrosion in harsh marine environments(characterized by high humidity and salinity)leads to performance degradation,limiting long-term applications.In this study,core-shell particles(CIP@PFOTES)were fabricated via a sol-gel method,encapsulating CIP with a perfluorodecyltrimethoxysilane(PFOTES)shell.These particles were then incorporated into a fluorosilicone resin(FSR-ZY220L)to produce a multifunctional CIP@PFOTES-ZY coating.The coating exhibited superhydrophobicity with a water contact angle of 158°.A drag reduction exceeding 70%was achieved at shear rates ranging from 0.1 to 100 s-1.The coating demonstrated excellent long-term corrosion resistance in a neutral salt spray environment.Electrochemical impedance spectroscopy(EIS)indicated that after 40 d of immersion in a 3.5 wt.%NaCl solution,the low-frequency impedance modulus(|Z|0.01 Hz)remained above 107 Ω cm2.Furthermore,with a thickness of 1.3 mm,the coating achieved an effective absorption bandwidth(EAB,RL≤-10 dB)of 7.52 GHz,demonstrating significantly superior microwave absorption performance compared to the unmodified counterpart.This study provides an effective material design strategy for developing high-performance,multifunctional protective coatings for marine applications.

孙至民;薛文宇;杨爽爽;张朝阳;于波;王行伟;于强亮;周峰;刘维民

中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000||山东烟台先进材料与绿色制造山东实验室,山东 烟台 264000

化学化工

羰基铁粉核壳结构耐腐蚀性微波吸收减阻超疏水性

Carbonyl iron powderCore-shell structureCorrosion resistanceMicrowave absorptionDrag reductionSuperhydrophobicity.

《物理化学学报》 2026 (11)

37-52,16

本研究得到国家自然科学基金(52305234,52475226)山东省自然科学基金(ZR2023QE329)泰山学者计划(tsqn202312299)及甘肃省科技计划(23ZDGA011,24JRRA043)的资助

10.1016/j.actphy.2026.100292

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