设计具有多功能（例如拒液性、防腐性和阻燃性）以及高水平的机械-化学-热稳定性的可扩展涂层在现实生活中的应用中至关重要。然而，这些单独的功能和坚固性是耦合在一起的，甚至对材料的界面或体积特性有相互矛盾的要求，因此将所有这些单独的特征同时集成到一个涂层中已被证明具有挑战性。在此，我们提出了一种整体式的受皮肤启发的三层涂层 (STC)，它解决了个体特征对材料的结构、化学、机械和热性能施加的相互矛盾的需求。具体而言，在粗糙度、润湿性、强度和阻燃性以及三层连续界面的形成赋予了即使在恶劣的环境下也具有持续的拒液性、防腐性和阻燃性，以及对表面的强耐磨性和与基材的附着力。这种一体化设计提高了涂层的耐用性和使用寿命，减少了维护和维修，从而有助于节省成本和能源。我们的 STC 结合简便的喷涂制造工艺，为构建节能和资源节约型材料提供了可行且可持续的策略。
图文简介
STC 设计和表征。a) 人体皮肤示意图。[29] b) STC 示意图。底层由环氧树脂和DOPO组成，提供附着力强度和阻燃性。中间层和顶层由氟化环氧树脂、纤维素和SiO2组成。中间层由较少量的纤维素和 SiO2 和较大的氟化环氧树脂的量比顶层中的多，这在顶层和底层之间提供了润湿/强度梯度桥，使涂层保持粘合性如果顶层被不可逆转地损坏，则作为一个整体的疏水性。c) 在 45 cm × 30 cm Al 板上喷涂 STC 的照片，水接触角约为 172.3°（插图）。d) 扫描电镜图像和 STC 表面的 XPS 光谱（插图）。e) 荧光标记纤维素的共聚焦显微镜 3D 图。f) 横截面 STC 的电子探针 (EM) 图像。分层边界在 EM 图像中用蓝色虚线标记。g-i) 横截面 STC 的 EM 图像的元素映射。元素分布含量的差异表明STC的三层结构。分层边界在映射图像中用红色虚线标记。
抗润湿性和化学稳定性
机械强度及表面疏水性
阻燃性强。a) 燃烧状态随时间变化的照片。原始木屋模型在连续点火45 s后被点燃。STC 模型是110 秒后部分点燃，135 秒后自熄。b) 原始 PU、对照 1-PU、对照 2-PU 和 STC-PU 的点火时间和极限氧指数图。c) 热量图不同样品的释放率。STC-PU 的最大热释放率大约是原始 PU 的四倍。d) 涂层 PU 和原始 PU 样品的总热释放图。e-g）STC涂层钢和对照样品涂层钢在酒精喷灯加热后的热红外图像。第一部分的正文内容从这里开始
总之，我们展示了一种受皮肤启发的三层多功能超疏水材料与现有涂层相比，具有优异的机械-化学-热性能的涂层并且即使在苛刻的处理下也保持超疏水性。结合这些易于解决的可加工制造工艺，协同设计策略的理想性能提供了一种新的方法来设计用于车辆等广泛应用的坚固涂层，飞机机翼、船舶、输油管道和输电线。
论文信息
论文题目：Designing supercapacitor electrolyte via ion counting
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