金属材料因其优异的机械性能而被广泛应用于各个领域。然而，在实际使用中，它们常面临表面污染、腐蚀失效、低温结冰和液体粘附等问题[1],[2],[3],[4]。例如，在高污染、高湿度或极端温度条件下，金属表面容易受到污染物、油和冰的侵蚀，导致材料性能下降甚至结构失效[5],[6],[7],[8]，使用寿命缩短，经济损失增加[9]。因此，对于在复杂环境中使用的涂层材料提出了越来越严格的要求，设计和开发具有出色机械强度、延迟结冰性能和抗粘附特性的超双疏涂层具有重要意义[10],[11],[12],[13]。
拥有独特的微观结构和低表面能是实现具有自清洁和防污性能的超双疏涂层的关键因素，这类涂层目前已被广泛使用[14],[15],[16]。然而，要实现超双疏性，需要设计特殊的凹凸结构并引入低表面能成分，以使材料达到稳定的Cassie状态[17],[18]。Li等人[19]开发了一种可扩展的模板辅助喷涂方法，形成了分层的纳米凹凸结构，消除了可见光散射，同时保持了可见光区域88%以上的透光率，并保持了對多种低表面张力液体的超双疏性。除了自清洁和防污性能外，超双疏涂层还通过延长冻结时间来延缓结冰过程，使冰难以在表面形成[20],[21],[22],[23],[24]。Zhang等人[25]通过喷涂由相分离的硅改性聚酯粘合剂微球和氟化硅组成的悬浮液制备了超双疏涂层，显著延长了水的冻结时间并降低了冰的粘附强度。
近年来，超双疏表面的开发取得了显著进展[26],[27],[28],[29]。然而，其表面微结构的稳定性仍不尽如人意，这对实际应用构成了重大挑战[30],[31]。因此，研究人员开始致力于通过引入自修复功能或使用粘合剂来增强表面微结构对外部损伤的抵抗力[32],[33]。目前，包括模板法、蚀刻、浸涂和电纺在内的多种制备方法已被用于在多种基底上制备超双疏涂层[34],[35]。然而，这些方法往往涉及复杂的程序、昂贵的设备、耗时的工艺以及较低的稳定性[36],[37]。因此，开发简单有效的设计和制备策略尤为重要[38],[39]。
在超疏水性和被动防冰领域，金属基底、聚合物以及纳米粒子/聚合物复合材料已成为构建超疏水表面的主要材料。相关文献综述详细分析了相应制备技术的原理、优点和缺点[40],[41]。基于以上考虑，本文设计并制备了一种兼具超双疏性和延迟结冰特性的复合涂层。
在本研究中，使用有机硅烷对直径小于50纳米的氧化铝（Al2O3）纳米颗粒（NPs）进行氟化处理，作为无机填料。聚苯硫醚（PPS）具有优异的疏水性、耐腐蚀性和化学稳定性，同时与无机填料具有良好的相容性[42],[43]。因此，以PPS为基体，氟化Al2O3 NPs作为功能填料，以及具有强粘附性和化学稳定性的磷酸二氢铝（ADP）作为粘合剂成分，制备了具有独特微观纳米结构的超双疏涂层。得益于填料和聚合物的良好分层粗糙结构以及丰富的低表面能官能团的协同作用，制备的涂层表现出优异的拒油性能。同时，该涂层还具备有效的防冰效果。
