本文由黄秀玲、王付、张凡和陶泽四位作者共同撰写，分别来自南京林业大学机械电子工程学院和上海工程技术大学材料科学与工程学院。该论文于2024年12月31日网络首发于《中国有色金属学报》（The Chinese Journal of Nonferrous Metals），主要探讨了超疏水涂层在镁合金防腐蚀领域的研究进展。
镁合金因其高强度、低密度、良好的导热性和生物相容性等优异性能，在汽车、航空航天、电子和医疗等领域具有广泛的应用前景。然而，镁合金的耐腐蚀性较差，尤其是在潮湿和腐蚀性环境中，这限制了其广泛应用。为了解决这一问题，研究人员提出了在镁合金表面构建超疏水涂层的方法。超疏水涂层通过形成纳米粗糙结构并使用低表面能物质修饰，能够有效隔绝镁合金与腐蚀介质的接触，从而显著提高其耐腐蚀性。
本文首先介绍了固体表面润湿性理论，随后综述了近年来镁合金表面超疏水涂层的制备方法，包括蚀刻法、水热法、微弧氧化法、电沉积法和浸渍法等，并分析了这些方法在不同实验条件下所获得的超疏水涂层的结构和性能差异。最后，文章指出了当前超疏水涂层在实际应用中存在的问题，并对未来镁合金表面超疏水涂层的发展方向进行了展望。
超疏水涂层的设计灵感来源于自然界中的荷叶、水禽羽毛和昆虫水黾等生物表面。这些生物表面具有微米级的粗糙结构，并通过油脂或蜡等疏水性物质形成稳定的气膜，能够有效阻挡液体的浸入。研究人员通过对这些特性的仿生研究，成功制备出了具有疏水防腐性的表面。
固体表面的润湿性是通过接触角来描述的。当气液固三态达到平衡时，气-液界面的切线与固-液界面的夹角称为接触角。接触角大于90°的表面被称为疏水表面，而接触角大于150°的表面则被称为超疏水表面。自1805年Thomas Young提出润湿性理论以来，Wenzel、Cassie和Baxter等人进一步补充和完善了这一理论，形成了较为完善的表面润湿性理论模型。
在镁合金表面制备超疏水涂层需要满足两个条件：一是构建微纳米粗糙结构以增加表面粗糙度；二是使用低表面能改性试剂来修饰粗糙表面，降低其表面能。目前，研究人员已经开发了多种制备超疏水涂层的方法，包括蚀刻法、水热法、微弧氧化法、电沉积法和浸渍法等。
蚀刻法是通过物理、化学或物理化学相结合的方法对固体表面进行腐蚀或剥落，从而在表面构建出超疏水涂层。蚀刻法可以分为干蚀刻法和湿蚀刻法。干蚀刻法使用离子气体在固体表面进行反应，而湿蚀刻法则是将材料置于蚀刻溶液中，通过化学反应在表面构建出微观粗糙结构。
研究表明，蚀刻法能够有效提高镁合金的耐腐蚀性。例如，Wei等人通过HCl溶液蚀刻AZ91镁合金，并使用硬脂酸乙醇溶液进行改性，成功制备出接触角为159°的超疏水涂层。该涂层在医疗器械、运输系统和微流体装置等领域具有广泛的应用前景。
水热法是将镁合金样品和反应溶液放入高压反应釜中，在高温高压环境下制备超疏水涂层的方法。水热法具有节能、低成本、绿色环保等优点，但由于需要在高温高压下进行，对设备和样品大小要求较高，因此不适用于大规模生产。
Li等人通过水热法在AZ61镁合金表面制备出接触角为152.1°的超疏水涂层，该涂层具有牡丹花状结构，表现出优异的腐蚀防护能力。此外，Bai等人通过水热法在ZK60镁合金表面制备出接触角为155°的超疏水涂层，该涂层在pH值为3-13的环境中仍保持超疏水性，表现出良好的化学稳定性。
微弧氧化法（MAO）是一种高效的表面处理技术，通过在电解液中施加电压或电流，在镁合金表面形成一层陶瓷涂层。MAO涂层具有高强度、高硬度和与基体结合力强等优点，但其多孔外层容易吸附和渗透腐蚀介质，因此通常需要结合其他工艺来改善其防腐蚀性能。
Zhang等人通过MAO技术在镁合金表面制备出陶瓷涂层，并使用硬脂酸溶液进行改性，成功制备出接触角为155°的超疏水涂层。该涂层的腐蚀电流密度比镁合金基体低三个数量级，表现出优异的耐腐蚀性。
本文综述了近年来镁合金表面超疏水涂层的制备方法及其在防腐蚀领域的应用。研究表明，超疏水涂层能够显著提高镁合金的耐腐蚀性，并具有自清洁、耐磨和自修复等多功能性。然而，当前超疏水涂层在实际应用中仍面临一些问题，如耐久性不足、制备成本较高以及环境污染等。
未来的研究方向应集中在开发低成本、环保且具有多功能性的超疏水涂层。例如，通过结合多种制备工艺，如蚀刻法、水热法和微弧氧化法，可以制备出具有更高耐久性和防腐蚀性能的复合涂层。此外，研究人员还应探索新型低表面能改性试剂，以减少对环境的污染。
本文系统总结了超疏水涂层在镁合金防腐蚀领域的研究进展，详细介绍了多种制备方法及其应用效果。通过构建超疏水涂层，镁合金的耐腐蚀性得到了显著提升，为其在工业和生物医用等领域的广泛应用提供了新的可能性。未来的研究应继续探索低成本、环保且具有多功能性的超疏水涂层，以进一步推动镁合金的应用发展。