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FCSE | 前沿研究：太阳光驱动的“自修复”防腐涂层

发布时间：来源： Frontiers of Chemical Science and Engineering

　　金属材料直接暴露在空气、水或其他腐蚀性介质中，容易因为各种物理化学作用的发生而损坏，导致巨大的资源浪费和环境问题。在其表面施加保护涂层可以将金属基体与其周围的环境介质隔离，从而有效减缓腐蚀作用的发生。涂层的致密性和防腐蚀性则是决定最终防护效果的两个关键因素。与搪瓷、陶瓷等无机涂层相比，有机涂层由于来源广泛、具有良好的耐腐蚀性、更易在金属表面形成致密的覆盖层，因而被广泛使用。但一个不容忽视的事实是，有机涂层在各种自然环境下，表面很容易形成微裂纹，导致水和其他腐蚀性介质的渗透而失去保护作用。

　　为了解决这个问题，中山大学的林志峰和李卫华科研团队制备了一种含有Fe3O4纳米颗�：褪耐榇嫉幕费跏髦坎悖ê穸仍�200 μm），在太阳光下表现出良好的自愈能力，可以保护底层碳钢免受侵蚀。

　　自修复涂层（SHC）是一种新型涂层，首次报道至今仅20年时间，它可以修复自身的微裂纹或损伤形成物理屏障，从而有效延长预期使用寿命。虽然目前已经发现了几种不同的制备自修复涂层的方法，包括添加外部修复/腐蚀抑制剂、聚合物树脂自身动态键合和使用热塑性/形状记忆材料等，但往往需要提供紫外线照射或高温条件以诱导相关化学反应的进行，因此迫切需要开发在温和条件下就能实现自修复的涂层。

　　研究人员发现，在Fe3O4纳米颗粒的光热作用下，制备的自修复涂层在模拟光照仅需200 s的时间内即可升温至70 °C，足以使十四醇熔化流动填充表面缺陷，3分钟内涂层表面的穿孔和划痕就迅速得到了修复。而涂层的润湿性可以通过十四烷醇的加入比例进行调控，其表面带有的丰富羟基使得涂层表面更加亲水。他们还进一步在真实室外光照下验证了自修复涂层的自愈效果，结果表明在93 s内其表面的划痕即可成功修复。无论修复前后，这种新型涂层的防腐蚀效率都保持在99%以上，并且能够能有效防止O2、H2O和Cl–的渗透，即使在3.5 wt% NaCl溶液中浸泡168小时后，仍显示出良好的稳定性和防护特性。

　　这种新型太阳光驱动的“自修复”防腐涂层材料，制备方法简单,无需提供额外的人工条件且具有与商业涂层相媲美的防渗防腐性能，有望实现大规模生产并应用于各种工程防护领域。

图1 自修复涂层的自愈机制示意图

　　相关成果以“Anticorrosive composite self-healing coating enabled by solar irradiation”为题，已发表在Frontiers of Chemical Science and Engineering上（DOI: https://doi.org/10.1007/s11705-022-2147-1）。扫以下二维码阅读全文。

责任编辑：施惠文

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