钢结构以其高强度、优异的抗震性能和较短的施工周期，已成为一种极其重要的结构形式，并成为现代社会发展的重要标志。然而，由于设计和施工需求，众多钢结构不可避免地直接暴露于自然环境中，易受潮湿炎热、酸雨、盐雾、海水等腐蚀性因素的影响。钢结构因腐蚀而产生的劣化不仅会增加维护和修复成本，还可能导致严重的环境污染和安全事故。因此，钢结构防腐技术的研发具有重要意义。

如今，在用于钢结构的各种防腐技术和方法中，在钢上构建超疏水表面已被公认为是一种有效的解决方案。超疏水表面具有极强的防水性能，其发展灵感来源于荷叶、蝴蝶翅膀以及水黾腿等自然超疏水现象。超疏水性通过水接触角来量化，接触角大于150°且滚动角小于10°的表面被认为是超疏水表面。

粗糙的微/纳米结构和低表面能是构建超疏水涂层的关键因素。前者能够捕获空气以隔离表面与外部水环境的接触，而后者可以减少涂层与水滴之间的相互作用力。这些特性显著减少了钢结构与水性腐蚀环境的接触面积，同时有效地阻碍了腐蚀路径的发展，从而实现了优异的防腐效果。然而，超疏水涂层粗糙的表面形态在高载荷和机械磨损下容易受损，这会严重破坏其超疏水性。这一缺陷阻碍了超疏水涂层对钢结构的长期稳定防腐保护，极大地限制了其更广泛的应用。

近年来，为提高超疏水涂层的鲁棒性，已开发出多种策略。这些策略主要集中在三个方面：首先，确保涂层在遭受损伤时超疏水性能不会完全丧失，常用的方法包括赋予涂层自修复能力或自相似结构。第二种是增强涂层与基材之间的结合强度，通常通过化学结合和中间层实现。最后，要提高超疏水涂层表面结构的鲁棒性，最常用的方法是采用“粘合剂+功能颗粒”体系构建复合涂层。

虽然上述策略在提高超疏水涂层耐久性方面取得了显著成效，但其中许多方法目前还无法完全适用于钢结构的防腐保护，并且往往存在固有的局限性。这是因为在钢结构的实际防腐应用中，可能会遇到如长期浸泡在腐蚀性介质中的严苛条件。在这种情况下，即使超疏水涂层未受损，其表面结构内部所形成的气层也可能被水压破坏，导致涂层与腐蚀物质直接接触。

鉴于此，制造具有自修复能力或自相似结构的超疏水涂层的策略首先被排除，因为它们的功能实现往往对涂层表面的化学性质提出了严格要求。界面强化策略非常有效，但在作为提高耐久性的唯一方法时可能不够充分，并且需要与其他方法结合使用。“粘合剂+功能颗粒”方法显示出巨大的潜力，主要是因为分布在粘合剂内部的功能化颗粒可以通过阻碍腐蚀路径的形成来增强屏障效果。这使其特别适用于长期浸泡环境中的防腐应用。然而，如果要求功能化颗粒同时提供超疏水性、增强耐久性和充当物理屏障的功能，则很难在所有方面实现优异的性能。

首先喷涂一层半固化纯环氧树脂层作为粘合基层，随后喷涂含有硬脂酸改性SiO₂颗粒的环氧树脂混合物来构建中间层，然后将硬脂酸改性TiO₂纳米颗粒喷涂在中间层表面，获得复合涂层。

所制得涂层的水接触角为161.4°，滚动角为3°，表现出优异的超疏水性、自清洁和防污性能。该涂层具有优异的机械耐久性，在经历200次胶带剥离循环、200克砂粒冲击、28米砂纸磨损或80次泰伯磨损循环后，仍能保持超疏水性能。同时，该涂层在各种腐蚀性溶液中长时间浸泡时仍能保持其超疏水性能，表现出优异的化学稳定性。

更重要的是，该涂层具有优异的耐腐蚀性，在模拟酸雨腐蚀条件下，涂层表现出显著的缓蚀效率，长期保持防腐性能。此外，该制备工艺简单，成本低廉，可以实现大规模生产。

制备过程示意图

该研究为钢结构的长期防腐提供了一种有效的策略，具有巨大的应用潜力。