5月31日,中国科学院兰州化学物理研究所资源化学与能源材料研究中心硅基功能材料课题组在高稳定超疏液涂层领域取得突破性科研进展,原创提出疏液互联紧密堆积(LICP)纳米结构全新设计理论,攻克长期制约超疏液涂层工程应用的耐压、耐磨、耐候瓶颈,相关研究成果正式发表于国际高水平化学期刊《美国化学会志(JACS)》。根据中国科学院兰州化学物理研究所(以下简称“兰州化物所”)发布的最新公开资料,以下是关于量产情况、涂敷方式及潜在缺点的详细解答:
核心创新在于原创提出了疏液互联紧密堆积(Lyophobic Interconnected Close-Packed, LICP)纳米结构设计框架。研究团队跳出传统“微米+纳米复合分级结构”的思路,通过定量解析表观接触角、毛细压力、界面弯曲应力及稳定性指数的耦合关系,从理论层面建立了全新的预测型结构设计体系。
耐压性不足:传统涂层在高压下易失效。
机械稳定性差:耐磨损能力弱,易被破坏。
耐候性有限:长期户外使用性能衰减快。
LICP结构将特征尺寸和间距缩小至纳米尺度并保持适当比例。研究发现,这种纯纳米结构可从微观骨架根源大幅强化涂层的承压与抗磨损能力,摆脱了对传统微米结构的依赖,实现了仅依靠纯纳米结构构筑高性能超疏液涂层的技术突破。
耐高压:承受6MPa超高静水压浸泡。
耐冲刷:抵抗60.1m/s高速水流持续冲击。
耐磨损:经受1.1万次Taber摩擦测试。
状态保持:上述极端条件下仍稳定维持Cassie–Baxter超疏液本征状态。
该涂层兼具优异的耐酸碱腐蚀和抗紫外老化能力。实验及户外验证显示,其长效耐候寿命突破3年,在极端化学环境和长期户外暴露下仍能保持性能稳定。
团队采用二氧化硅等常见、工业化通用且廉价的原材料构筑LICP纳米结构。这不仅降低了生产成本,还利于大规模推广,解决了以往超疏液涂层因原料昂贵或制备复杂而难以产业化的问题。
是的,已实现小批量规模化制备。团队依托成熟的连续流动涂覆技术,打通了从实验室配方到工业化量产的全链条路径,为新一代长效超疏液涂层研发提供了标准化设计指南。
相关研究成果于2026年5月31日正式发表于国际高水平化学期刊《美国化学会志》(JACS)。此前,该团队已在Science Advances、Nature Communications等顶级期刊发表多篇相关论文,并出版了专著《Superamphiphobic Surfaces: Fabrication, Characterization, and Applications》,显示了在该领域的深厚积淀。
海洋装备:防腐、防生物附着。
能源电力:油气管道流体减阻、高压输电线路防结冰。
通信设施:5G天线罩/雷达罩防雨衰。
航空航天:关键零部件防护。
该成果首次从理性结构设计源头破除了传统超疏液涂层的性能短板,建立了可量化、可预测的全新理论范式。它不仅为高端装备关键零部件的国产化防护技术落地应用提供了支撑,还将加速推动防腐、防结冰、流体减阻等相关产业的技术迭代升级。
规模化制备能力:研究团队依托连续流动涂覆技术,已成功实现了LICP(疏液互联紧密堆积)纳米结构超疏液涂层的小批量规模化制备。
产业化进程:该成果不仅停留在实验室阶段,还打通了从实验室配方到工业化量产的全链条路径。此前,该团队的相关技术(如5G天线罩防雨衰涂层)已经过3年的研发和产业化迭代,性能大幅提升,并在全国多地进行了实际应用。
原材料优势:涂层采用二氧化硅等常见、廉价且工业化的通用原材料,解决了传统超疏液涂层成本高、难以量产的问题,为大规模推广奠定了基础。
核心工艺:通过连续流动涂覆(Continuous Flow Coating)技术进行施工。这种工艺成熟度高,适合管道内壁、金属构件等大面积或复杂形状的涂装需求。
适用基材:该技术可适配管道、金属构件、通信天线、风电叶片等多类基材表面的涂装。
其他相关工艺参考:虽然此次突破主要强调连续流动涂覆,但兰州化物所此前的超疏液涂层研究中也涉及一步喷涂法,具有工艺简单、成本低的特点,适用于5G天线罩等大面积施工。
极端机械磨损下的长期维护:虽然新涂层通过了1.1万次Taber摩擦测试和6MPa静水压测试,表现出优异的机械稳定性,但在极度恶劣的物理磨损环境(如长期高速砂砾冲击、重型机械频繁刮擦)下,任何微纳结构涂层都面临寿命挑战,可能需要定期检测或维护。
复杂曲面的涂覆均匀性:虽然连续流动涂覆适用于管道,但对于形状极其复杂、存在大量死角或不规则曲面的物体,如何保证纳米结构的均匀性和完整性仍是工程应用中的难点(这也是超疏液涂层行业的共性挑战)。
特定化学环境的局限性:尽管涂层展现出优异的耐酸碱腐蚀和抗紫外老化能力(耐候>3年),但在强氧化性极强或特殊有机溶剂长期浸泡的极端化工环境中,其长期稳定性仍需根据具体介质进行评估,并非所有化学环境均完全免疫。
成本与工艺的平衡:虽然使用了廉价原料,但连续流动涂覆等精密工艺对设备和技术控制有一定要求,相较于传统普通油漆,其初期施工成本和工艺门槛可能仍然较高。
总结:兰州化物所的这项成果已通过小批量规模化制备验证,采用连续流动涂覆工艺,显著提升了耐压、耐磨和耐候性,是目前超疏液涂层领域向工程化应用迈进的重要突破,但在极端物理磨损和极复杂几何表面的施工上仍需结合具体场景评估。
目前并未公布具体的商业报价或统一的市场售价。
该成果主要处于小批量规模化制备与工程化应用开发阶段,其价格通常取决于具体的应用场景、基材类型、涂装面积及定制化需求。以下是关于该技术商业化状态及成本优势的详细信息:
非标准化零售商品:该LICP(疏液互联紧密堆积)纳米结构超疏液涂层目前主要面向B端(企业/工业)客户,用于管道、金属构件、通信天线、风电叶片等特定领域的防护,而非面向普通消费者的标准化零售产品 。
定制化服务:由于需适配不同基材(如5G天线罩、油气管道等)和连续流动涂覆工艺,实际交易通常以技术服务费、项目合作费或定制涂料采购的形式进行,一单一议 。
低成本原料:研究团队明确指出,该涂层采用二氧化硅等工业化通用、廉价的原材料构筑,解决了传统超疏液涂层生产成本高的问题 。
规模化制备:依托连续流动涂覆成熟工艺,已实现小批量规模化制备,这意味着随着量产规模扩大,单位面积的成本有望进一步降低 。
若您有实际应用需求(如防腐、防结冰、流体减阻等),建议通过以下途径获取准确报价:
联系兰州化物所成果转化部门:直接咨询中国科学院兰州化学物理研究所的资源化学与能源材料研究中心或其所属的成果转化机构,了解技术许可或产品采购的具体流程。
关注合作企业:兰州化物所此前曾与山东鑫纳超疏新材料有限公司等企业合作推进超疏液涂层的产业化(如5G天线罩防雨衰涂层),可查询相关合作企业的官方渠道获取商用产品价格 。
总结:该技术暂无公开的统一“报价单”。其核心优势在于使用廉价原料实现了高性能和规模化制备,具体费用需根据工程应用规模和技术服务内容进行商务洽谈。
