钛基超疏水表面的氟化铵-柠檬酸阳极氧化法制备及其抗腐蚀/抗结冰性能研究

本文创新性地采用0.3 wt% NH4F和2 wt% C6H8O7电解液体系，通过阳极氧化（anodization）在钛基底构建具有纳米孔/微纳簇/花状突起等多级结构的超疏水表面（CA～163.4°，SA～1°），系统优化了氧化电压（30-70V）和时间（40-100min）参数，展现出卓越的抗腐蚀（anti-corrosion）、抗结冰（anti-icing）和自清洁（self-cleaning）特性，为航空航天和生物医用钛材表面改性提供新策略。

　　

Highlight
通过0.3 wt% NH₄F和2 wt% C₆H₈O₇电解液的阳极氧化工艺，首次在钛基底上精准构建了纳米孔、微纳球簇及花状突起等多级结构，经硬脂酸修饰后实现超疏水性（水接触角达163.4°，滑动角仅1°）。

Materials
实验采用纯度99.999%的钛板（大连SUNTEC公司），以分析纯柠檬酸（C₆H₈O₇）、氟化铵（NH₄F）及实验室自制蒸馏水配制电解液。

Fabrication of TiO₂ superhydrophobic surfaces
钛板经丙酮超声清洗后，在混合酸（HNO₃:HF=3:1）中刻蚀活化，随后在特定电压（30-70V）和时间（40-100min）下进行阳极氧化，最终通过硬脂酸修饰获得超疏水表面。

XRD patterns
X射线衍射分析显示，氧化40分钟后样品出现锐钛矿型TiO₂特征峰（2θ=25.3°），延长氧化时间至120分钟时金红石相（2θ=27.4°）显著增强，证实了晶体结构的时效演变规律。

Conclusions
该研究通过调控阳极氧化参数，实现了钛基底表面多级结构的可控制备，其超疏水表面展现出"荷叶效应"级拒水性、优异的耐蚀性（电化学阻抗提升3个数量级）和-15℃环境下延迟结冰300%的性能，在航空防冰涂层和海洋防腐领域具有应用潜力。