DOI: 10.1002/app.50118

在这项工作中，采用简单的一步静电纺丝工艺，然后使用聚乙烯醇（PVA）和正硅酸乙酯溶液进行硅烷处理，在304L不锈钢（SS）样品上直接制备了具有自清洁性能的超疏水（SHP）涂层。当收集器与针尖的距离为18cm时，在15kV的电压下静电纺丝2h，可获得169.2°±2.1°的最大水接触角。从而在由聚乙烯醇-二氧化硅微珠和纳米纤维组成的304L SS上形成分层纳米结构。通过改变对前驱体的静电纺丝电压、时间、针与收集器的距离以及老化时间，优化了其表面形态。不同制备阶段的衰减全反射红外光谱研究证实了在304L SS表面沉积了PVA/SiO2复合纳米纤维。SiO2纳米纤维与六甲基二硅氮烷反应生成具有疏水性的Si—O—Si键。在304L SS样品上制备的SHP表面涂层显示出动态的水滴反弹和出色的自清洁性能。样品在具有不同离子强度和pH的氯化物溶液中保留了SHP行为。

图1.在（a）-（c）施加电压为12kV、13kV和15kV，（d）-（f）纺丝时间为30、60和120分钟以及（g）-（i）针与收集器距离为16、17和18cm的条件下静电纺丝表面的扫描电子显微镜图像。

图2.（a）水接触角随正硅酸乙酯（TEOS）溶液老化时间的变化，（b）用不同老化时间的TEOS溶液制备的样品的衰减全反射红外光谱（ATR-IR）光谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图3.用不同老化时间（0和24h）的纺丝溶液制备的样品的衰减全反射红外光谱（ATR-IR）光谱。（a）正硅酸乙酯（TEOS）老化1小时，（b）TEOS老化2小时[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图4.（a）在不同制备阶段的超疏水表面的衰减全反射红外光谱（ATR-IR）光谱，以及（b）超疏水表面的激光拉曼光谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.表面改性聚乙烯醇PVA-SiO2纳米纤维涂层的示意图[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图6.表面超疏水性的机理：（a）超疏水性表面上的水滴，（b）相应的扫描电子显微镜（SEM）图像，以及（c）所制备的SHP表面的示意图[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图7.展示了超疏水表面的自清洁性能，（a）带有污垢颗粒的超疏水表面，（b），（c）和（d）被水滴吸走的污垢，以及（e）大尺寸污垢颗粒的去除[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图8.所制备的超疏水表面的接触角随（a）NaCl溶液的pH和（b）离子强度以及（c）磨损长度发生变化[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]