本書面向電力系統防覆冰、自清潔、透光性等功能的需求，針對涂層材料耐磨性差、各性能之間難以有效協調的技術難題，從材料優化和結構調控兩方面進行研究，顯著提升了涂層的耐磨性，實現了超疏水/電熱、超疏水/透明等多性能的協同優化，推動了超疏水材料在電力系統中的應用研究。本書是作者根據多年從事功能納米材料科研的成果撰寫的，論述了超疏水自清潔材料在電力系統中的應用、超疏水防冰涂層在電力系統中的應用、超疏水防腐蝕材料在電力系統中的應用、超疏水儲能材料在電力系統中的最新應用等。
本書可供高等院校電氣、材料、機械等相關專業師生使用，為其從事相關教學和科學研究提供有益的參考，也可供電力系統等領域的工程技術人員閱讀。
王鵬，華北電力大學，副教授，王鵬，男，華北電力大學副教授。攻讀博士學位期間以及工作后一直從事功能化微納米材料的構筑、機理分析及其性能評價方面的研究，尤其是對微納米結構的構筑和氟化改性進行了大量的研究工作，積累了豐富的研究經驗。入職華電以后，依托于河北省輸變電設備安全防御實驗室，開展電力裝備防護與絕緣失效機制的研究工作。近年來，以將超疏水材料應用于電力系統外絕緣為切入點，實驗與理論相結合，取得了一系列創新性成果。近5年，以一作在SCI收錄期刊上發表論文15篇(在top期刊發表論文7篇，包括Composites Science and Technology、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Engineering Journal等)。作為項目負責人，主持國家自然科學基金面上項目《二維氧化鎂微納結構的可控制備及其超疏水絕緣子防治綠藻附生的研究》(51977079)，國家自然青年科學基金《石墨烯半導體超疏水涂層的構筑及其絕緣子防覆冰性能研究》(51607067，獲評基金委電工學科結題項目)，河北省自然科學青年基金項目等多項基金。2017年，先后入選中國電機工程學會青年人才托舉工程和河北省“三三三”人才工程。
第1章 超疏水材料的制備及應用概述001
1.1 超疏水材料的起源 001
1.2 表面潤濕性理論 002
1.2.1 接觸角和滾動角 002
1.2.2 基本潤濕性理論模型 002
1.3 超疏水制備方法 005
1.3.1 仿生學建構超疏水表面 005
1.3.2 刻蝕光刻法 006
1.3.3 溶膠-凝膠法 008
1.3.4 化學氣相沉積法 008
1.3.5 噴涂法 009
1.3.6 其他方法 011
1.4 超疏水材料在電力系統的應用前景 011
1.4.1 自清潔 011
1.4.2 除冰 012
1.4.3 防腐蝕 013
1.4.4 儲能 014
1.5 自修復超疏水材料研究進展 014
1.5.1 遷移補給低表面能物質的自修復超疏水體系 015
1.5.2 人工干預誘導自修復 016
1.5.3 外界環境自發誘導自修復 018
1.5.4 重構粗糙結構的自修復超疏水體系 020
1.6 本書的意義及主要內容 022
1.6.1 本書的意義 022
1.6.2 主要內容 022
參考文獻 025
第2章 超疏水自清潔材料在電力系統中的應用030
2.1 用于太陽能電池板自清潔的透明超疏水涂層 030
2.1.1 概述 030
2.1.2 實驗部分 031
2.1.3 結果與討論 032
2.1.4 本節小結 038
2.2 應用于絕緣子防污閃的耐磨超疏水材料 038
2.2.1 研究背景 038
2.2.2 技術方案 039
2.2.3 超疏水表面的構筑 041
2.2.4 超疏水表面的表征 044
2.2.5 創新特色 049
2.2.6 應用及其前景 050
參考文獻 050
第3章 超疏水防冰涂層在電力系統中的應用054
3.1 基于石墨烯的超疏水電熱協同作用防冰策略 054
3.1.1 概述 054
3.1.2 實驗步驟 055
3.1.3 結果與討論 056
3.1.4 本節小結 062
3.2 具有自修復性的超疏水電熱光熱協同防冰策略 062
3.2.1 概述 062
3.2.2 材料與實驗方法 063
3.2.3 結果與討論 065
3.2.4 本節小結 073
3.3 采用被動防冰策略的極低覆冰黏附力超疏水網的制備 074
3.3.1 概述 074
3.3.2 實驗與材料 075
3.3.3 結果與討論 076
3.3.4 本節小結 083
3.4 主被動防冰策略下光熱超疏水協同作用低覆冰黏附力網 083
3.4.1 概述 083
3.4.2 實驗與材料 085
3.4.3 結果與討論 086
3.4.4 本節小結 092
3.5 基于蠟燭灰的光熱除冰自修復超疏水涂層 092
3.5.1 概述 092
3.5.2 材料與實驗方法 093
3.5.3 結果與討論 094
3.5.4 本節小結 099
參考文獻 100
第4章 超疏水防腐蝕材料在電力系統中的應用105
4.1 基于自制石墨烯構筑超疏水防腐蝕涂層 105
4.1.1 概述 105
4.1.2 實驗步驟 106
4.1.3 結果與討論 107
4.1.4 本節小結 110
4.2 超耐磨石墨烯超疏水材料的制備 110
4.2.1 概述 110
4.2.2 實驗方法 112
4.2.3 結果與討論 113
4.2.4 本節小結 126
4.3 超疏水防腐蝕鋼表面的制備 127
4.3.1 概述 127
4.3.2 實驗方法 128
4.3.3 結果與討論 129
4.3.4 本節小結 134
4.4 多重氟化硅橡膠碳納米管超疏水涂層的制備 134
4.4.1 概述 134
4.4.2 實驗原料 135
4.4.3 實驗過程 135
4.4.4 結果與討論 136
4.5 自修復超疏水防腐蝕涂層的制備 152
4.5.1 概述 152
4.5.2 材料與實驗方法 153
4.5.3 測試及表征 154
4.5.4 結果與討論 155
4.5.5 本節小結 161
參考文獻 161
第5章 超疏水儲能材料在電力系統中的應用166
5.1 超疏水柔性超級電容器的制備與研究 166
5.1.1 概述 166
5.1.2 自修復、超疏水柔性超級電容器的制備與測量方法 167
5.1.3 結果與討論 169
5.1.4 本節小結 176
5.2 鎳鈷碳協同作用下的柔性超級電容器 177
5.2.1 概述 177
5.2.2 柔性超級電容器的制備方案與測試方法 177
5.2.3 結果與討論 179
5.2.4 本節小結 187
參考文獻 187
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