鎂及鎂合金由于具有低密度、高比強度、優異的振動和沖擊吸收性能、良好的熱/電導率和生物相容性等特點，在汽車、電子集成電路、生物醫學、航空航天等領域受到了研究者的廣泛關注。然而，鎂合金耐腐蝕性能較差，阻礙了其進一步廣泛應用。超疏水涂層（SHPC，表觀接觸角Cθ>150°）是解決鎂及鎂合金腐蝕性能較差的有效方法之一。通過制備具有合適粗糙度和低表面能的表面可實現涂層的超疏水性。此外，還可通過引入超分子等制備出具有自愈合能力的超疏水SHPC涂層，進一步提高耐蝕性。但超疏水SHPC表面的耐久性較差，阻礙了其在工業領域廣泛應用。

近日，來自沙特阿拉伯法赫德國王石油與礦業大學的Viswanathan S. Saji博士綜述了超疏水涂層提高鎂及鎂合金耐腐蝕性能的最新研究進展，總結了制備低表面能、分層表面微納米結構的各種方法，介紹了SHPC涂層在防腐、生物醫學和防結冰等領域的應用情況，以及超疏水表面的自修復特性和長期耐久性，討論了SHPC涂層的未來研究方向。

1）SHPC表面改性可有效提高鎂合金的耐蝕性，綜述總結了制備低表面能SHPC表面的不同方法。對于Al、Ti、Cu等基體而言，常采用硅烷/氟基化合物進行低硒處理制備超疏水SHPC表面。而對鎂及鎂合金而言，從圖1A可以看出，最常使用的是長鏈飽和脂肪酸化合物，如硬脂酸(SA)、肉豆蔻酸(MA)和月桂酸(LA)，約占55%，其中硬脂酸最常用；其次是硅烷和氟基化合物，約占33%。圖1B和圖1C分別是基于SA/MA/LA和硅烷/氟基化合物體系進行低硒處理的不同工藝。在SA/MA/LA低硒處理中，超過65%采用了溶液直接浸泡法，其中約一半是在室溫下進行浸泡和干燥。

圖1 (A)鎂合金表面不同低硒處理所使用的材料，通過 (B)SA/MA/LA，(C)硅烷/氟基化合物進行低硒處理

2）綜述了制備分層表面微納米結構的不同方法。其中最常用的是水熱法和溶劑熱法，其次是直接浸泡法，還有的采用了化學刻蝕、電沉積、化學沉積、電化學陽極氧化和微弧氧化等。電化學陽極氧化和微弧氧化可在金屬表面制備一層較厚的氧化轉化膜，具有良好的屏障效應，可提供優異的耐腐蝕性能。此外，還有部分研究使用激光毛化、電火花加工、濺射、鹽霧和靜電紡絲等方法成功制備了具有優異自清潔性能的SHPC表面。

3）綜述了SHPC涂層在防腐、生物醫學和防結冰等領域的研究成果以及該涂層的耐久性和自愈合性能。超過90%與SHPC涂層相關的工作旨在提高鎂合金的耐腐蝕性能。研究結果表明，SHPC樣品的腐蝕電流密度icorr比基體降低了1至4個數量級，耐腐蝕性能顯著增強。而在3.5 wt % NaCl溶液中連續浸泡時，大多數SHPC樣品在數小時或數天后被腐蝕，SHPC樣品的長期耐腐蝕性能有待提高。通過引入超分子（納米容器、硅酸鎂納米管等），開發自愈合SHPC涂層，可有效解決該問題。SHPC涂層在生物醫學領域也具有較大潛力，通過電泳沉積可在鎂合金表面制備生物醫用級SHPC涂層。但關于SHPC涂層在生物醫學和防結冰等領域的應用還需進一步研究，以優化材料和加工條件，并制定相應標準。

4）討論了同時具有超疏水特性（SHPC）和超疏油特性（SOPC）的超雙疏SAPC表面。通過總結前人工作，證明了超雙疏SAPC表面更耐蝕和更穩定，其在更寬的pH值范圍中表現出更好的耐腐蝕性和優異的穩定性，并在3個月的空氣暴露期間表現出優異的耐久性。但目前關于超雙疏表面在鎂合金方面的研究較少，因此有必要進行深入研究，以設計開發出更耐蝕和更耐久的鎂合金表面涂層。

5）討論了SHPC涂層的研究前景。由于氟和基于有機硅烷的化學制劑具有毒性作用，未來的研究工作將集中在尋找環保和高效的替代品上，如可用天然低硒脂肪酸功能化的低硒納米顆粒（NPs）。通過加入納米顆粒，可進一步提高材料的耐磨性能和力學性能等，如加入硅烷功能化硬質陶瓷顆粒，提高材料耐磨性；加入功能化SiO2納米顆粒，提高材料的機械耐久性。此外，目前關于在鎂合金表面制備SHPC涂層的研究仍然較少，有關鋁和鈦的相關工作可進一步推廣應用于鎂合金。加大對SHPC表面進行深入研究，有望發展經濟、環保和簡單的加工工藝，開發出更耐腐蝕和更耐久的自愈合SHPC涂層。

來源：JMACCMg