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  金屬腐蝕每年給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失，一直以來，研究者們都致力于金屬的腐蝕防護(hù)。在眾多腐蝕防護(hù)方法中，水性環(huán)氧樹脂涂層因其力學(xué)性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電子、工業(yè)、交通工程等領(lǐng)域。但現(xiàn)有的水性環(huán)氧樹脂涂層在制備過程中會不可避免地引入空間孔隙，造成其空間結(jié)構(gòu)孔隙率高、腐蝕介質(zhì)擴(kuò)展阻力差，進(jìn)而減弱其對腐蝕介質(zhì)的阻隔作用，造成涂層失效、金屬表面發(fā)生腐蝕。二維材料的崛起為提升水性環(huán)氧樹脂涂層的防腐性能提供了一個新的思路。Ti₃C₂T_x MXene作為一種新興的二維材料因其具有優(yōu)異的金屬導(dǎo)電性和良好的親水性而被廣泛關(guān)注，前期工作（Progress in Organic Coatings 2019, 135, 156-167；Carbon 2020, 157, 217-233）表明，將Ti₃C₂T_x MXene作為二維填料加入水性環(huán)氧樹脂涂層中能顯著改善其防腐性能。但是，考慮到Ti₃C₂T_x MXene的高導(dǎo)電性，其與金屬基體發(fā)生直接接觸或者電接觸時能與金屬基體構(gòu)成腐蝕微電池，反而促進(jìn)金屬基體的局部電化學(xué)腐蝕。因此，如何降低Ti₃C₂T_x MXene的高導(dǎo)電性并利用其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)特性，對改善Ti₃C₂T_x MXene/環(huán)氧體系的防腐性能起著至關(guān)重要的作用。

  近日，西南交通大學(xué)材料服役行為研究團(tuán)隊樊小強(qiáng)副教授等人通過在Ti₃C₂T_x MXene分散液中原位氧化聚合苯胺單體得到摻雜態(tài)的Ti₃C₂T_x/PANI（TPCs），然后進(jìn)行去摻雜最終得到具有電導(dǎo)率可控且具有三維形貌的Ti₃C₂T_x/PANI復(fù)合物（TPCs）。最后利用得到的TPCs在低碳鋼表面層層組裝構(gòu)筑了EP-TPCs-EP多層防腐體系。實驗結(jié)果表明，通過控制苯胺單體的加入量可以控制復(fù)合物TPCs的電導(dǎo)率及三維形貌，構(gòu)筑的EP-TPCs12-EP多層防腐體系具有優(yōu)異的防腐蝕性能。該文章近日以題為“Ti₃C₂T_x/PANI composites with tunable conductivity towards anticorrosion application”發(fā)表在知名期刊Chemical Engineering Journal上。論文的第一作者為西南交通大學(xué)博士生蔡猛，通訊作者為樊小強(qiáng)副教授。

圖1. Ti₃C₂T_x MXene的化學(xué)刻蝕過程及Ti₃C₂T_x/PANI復(fù)合物（TPCs）的制備流程。

圖2. 刻蝕得到的Ti₃C₂T_x MXene形貌和TPCs12形貌。

圖3. TPCs12的FTIR、XRD和TG圖譜。

圖4. 構(gòu)筑的EP-EP及EP-TPCs-EP多層防腐體系的EIS表征。

  特別感謝國家自然科學(xué)基金、四川省科技廳省院省校重點(diǎn)項目和山東省腐蝕科學(xué)重點(diǎn)實驗室開放基金的支持。

  原文連接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310

通訊作者簡介：

  樊小強(qiáng)，工學(xué)博士，副教授，四川省特聘專家、四川省專家服務(wù)團(tuán)專家。主要從事潤滑與防腐材料及材料使役行為等方面的研究，以第一作者和通訊作者已在ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI文章50余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利6件，主持國家自然科學(xué)基金、四川省科技廳重點(diǎn)項目等10項。兼任中國機(jī)械工程學(xué)會表面工程分會青年工作委員會委員；中國機(jī)械工程學(xué)會材料分會委員會委員；中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會鐵道設(shè)施專業(yè)委員會第一屆委員會委員；四川省腐蝕與防護(hù)學(xué)會理事會理事等。

  課題組網(wǎng)站：https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm