金屬腐蝕問題遍及電力、能源、交通、工程等眾多領(lǐng)域,給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失,對重大工程帶來安全隱患。由于其操作簡單、成本低、應(yīng)用范圍廣,涂層技術(shù)是金屬腐蝕防護(hù)的有效方法。然而,涂層中的裂紋和微孔等缺陷限制了長效防腐性能。因此,僅依靠物理阻隔的被動防腐涂層難以滿足苛刻環(huán)境下金屬的長期服役需求。具有主動/被動防腐功能的自修復(fù)涂層是實(shí)現(xiàn)金屬表面長效防護(hù)的理想選擇。
二維(2D)納米材料已被廣泛用于提高涂層的防腐性能,如石墨烯、石墨烯衍生物、二硫化鉬(MoS2)、氮化硼(BN)、層狀雙氫氧化物(LDH)和Ti3C2Tx MXene等。區(qū)別于其它二維材料,MXene因其可控表面化學(xué)特性、化學(xué)組成多樣性(多種類MXene、非晶MXene及高熵MXene)、類金屬導(dǎo)電性(高于GO)、強(qiáng)NIR吸收能力和高光熱轉(zhuǎn)換效率、表面氧化納米顆粒增強(qiáng)效應(yīng)、低摩擦系數(shù)及長磨損壽命,在金屬表面防護(hù)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
因此,結(jié)合MXene被動阻隔特性可構(gòu)建具有主動防護(hù)功能的自修復(fù)復(fù)合涂層。在前期報(bào)道自修復(fù)MXene復(fù)合涂層研究基礎(chǔ)上,系統(tǒng)總結(jié)高性能自修復(fù)MXene復(fù)合涂層的構(gòu)建方法和分析自修復(fù)機(jī)制,對推動MXene在金屬表面防護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用具有重要意義。
基于前期基礎(chǔ),系統(tǒng)總結(jié)了目前MXene自修復(fù)涂層設(shè)計(jì)策略及修復(fù)機(jī)制,近期在膠體界面國際權(quán)威期刊《Advances in Colloid and Interface Science》發(fā)表“Toward self-healing two dimensional MXene coatings for corrosion protection on metals: Design strategies and mechanisms ”綜述論文。論文第一作者是上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院研究生馬曉晴,通訊作者曹懷杰。
圖1 自修復(fù)涂層
圖2 MXene組成、結(jié)構(gòu)及防腐/耐磨性質(zhì)
圖3自修復(fù)MXene復(fù)合涂層發(fā)展
圖4 自修復(fù)MXene復(fù)合防腐涂層設(shè)計(jì)策略
表1涂層自修效率量化評價
表2 MXene涂層自修復(fù)過程表征策略
論文鏈接:http://doi.org/10.1016/j.cis.2024.103340
作者簡介
馬曉晴:上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2023級碩士研究生,導(dǎo)師曹懷杰。研究方向?yàn)?/span>MXene復(fù)合防腐涂層。以第一作者發(fā)表SCI論文2篇,獲研究生國家獎學(xué)金、2024年第十七屆全國節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽一等獎、中國國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽(2024)上海賽區(qū)銀獎、2024年第十四屆“挑戰(zhàn)杯”上海市大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競賽銅獎、2024年 “中天科技杯”第一屆上海市大學(xué)生節(jié)能減排社會實(shí)踐與科技競賽一等獎、2024年第十一屆上海市大學(xué)生新材料創(chuàng)新創(chuàng)意大賽一等獎、2024年上海市“熹賈杯”最具商業(yè)化潛力大賽一等獎。
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