二氧化矽是最複雜和最豐富的材料家族之一，作為合成產品和多種礦物質的化合物存在。第一個商業級表面改性二氧化矽奈米粒子於2002年投入市場，透過改性溶膠-凝膠工藝引入環氧樹脂中，具有非常窄的粒度分佈。基體表面生成了許多Metal-O-Si鍵，不僅增加了良好的物理阻隔效果，而且提高了塗層與基體之間的附著力。二氧化矽具有固有的強硬度和耐化學品性和變質特性，使得奈米矽塗料中的顆粒，以改善各種效能，例如模量、剛度、韌性、抗劃傷性和防腐性。人們分別在純環氧樹脂和 130 nm SiO 2 /epoxy 塗層的表面施加 0.5 kg 的載荷，結果表明，與 SiO 2 /epoxy 塗層相比，環氧塗層的壓痕明顯大，硬度有所提高近 40%。維氏硬度的提高可能是由於奈米SiO 2進入塗層的強硬度顯著影響了形貌，區域粗糙度引數S a從16到329奈米。這進一步影響了WCA的表面疏水性從84.6°到94.2°。受表面粗糙度影響的疏水性可能是由於表面和水滴之間的滯留空氣，這可以透過建立微/奈米結構來最小化接觸面積。改進的疏水性導致奈米矽環氧樹脂塗層具有增強的防腐效果。
塗層的疏水性在防腐中起著關鍵作用，因此改性奈米矽使奈米塗層具有超疏水性並改善相容性，可以顯著提高奈米塗層的耐腐蝕性。比較了不同奈米矽基塗層系統的效能，例如電沉積低聚苯胺改性二氧化矽環氧樹脂塗層 (EM-SiO 2 ) 和電沉積純二氧化矽塗層環氧樹脂 (E-SiO 2 )。EM-SiO 2塗層表現出超疏水性，WCA為 167°，而 E-SiO 2表現出疏水性，WCA 為 143.5° 。超疏水性可以有效地抑制腐蝕介質的擴散，因此與E-SiO 2相比，EM-SiO 2塗層表現出更好的防腐蝕效能。人們還比較了EM-SiO 2與溶膠-凝膠低聚苯胺改性二氧化矽/環氧塗層（M-SiO 2）的效能，其中EM-SiO 2表現出更好的疏水性和防腐效能。這可能是由於大多數透過溶膠-凝膠法獲得的二氧化矽塗層表面粗糙度較低，嚴重限制了塗層的厚度，因此預處理塗層的物理屏障較弱。
常規塗層一旦損壞就沒有保護作用，保護只持續到第一次損壞。自修復塗層具有自身或在一些外部刺激下修復持續損傷的內部能力，由於其為金屬表面的劃痕提供反饋主動修復能力以提供長期保護，因此正處於發展趨勢。將全氟辛基三乙氧基矽烷-脲-甲醛（POT-UF）殼、乙醇胺-聚苯乙烯（ETA-PS）殼或二乙醇胺-聚苯乙烯（DEA-PS）殼等自修復微膠囊引入改性奈米二氧化矽環氧樹脂奈米塗層的小組報告了提高塗層的防腐效能。在所有三個系統中，POT-UF殼微膠囊由於擴散路徑長度的增加以及塗層的透氧性降低而表現出最好的防腐蝕效果。其他方法，例如使用奈米容器、自修復新增劑、逐層沉積等也可以獲得自修復奈米塗層。疏水塗層不穩定，容易失去抗水能力。因此，結合超親水行為的自修復塗層由於其長期保護效能而很有前景。
