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中國(guó)計(jì)量大學(xué)衛(wèi)國(guó)英/吉翠萍 Adv. Sci.：在微流控靜電紡絲技術(shù)制備高效自修復(fù)性能的防腐蝕涂層方面取得重要進(jìn)展
2024-12-31  來(lái)源：高分子科技

  腐蝕是自然界中最普遍的現(xiàn)象，給社會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)展高性能防腐蝕涂層技術(shù)，具有重要的實(shí)用意義。自修復(fù)涂層由于可在特定條件下實(shí)現(xiàn)涂層機(jī)械損傷或功能損傷的修復(fù)，被廣泛應(yīng)用于防腐蝕涂層中。然而，開發(fā)具有高效自修復(fù)性能的防腐蝕涂層仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。


  近日，中國(guó)計(jì)量大學(xué)衛(wèi)國(guó)英／吉翠萍研究團(tuán)隊(duì)基于微流控靜電紡絲技術(shù)，研發(fā)出一種具有高效自修復(fù)性能的復(fù)合涂層（圖1）。利用可精確控制的微流控系統(tǒng)和高效的靜電紡絲系統(tǒng)，制備出尺寸均一可控的納米級(jí)核殼纖維，成功包覆流動(dòng)性好和可紫外誘導(dǎo)固化的修復(fù)劑，實(shí)現(xiàn)了高效自修復(fù)。當(dāng)涂層損傷產(chǎn)生裂紋時(shí)，修復(fù)劑可快速流出填補(bǔ)損傷處，紫外光誘導(dǎo)30 min即可實(shí)現(xiàn)涂層的自修復(fù)，大大提高了修復(fù)效率，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。復(fù)合涂層在修復(fù)后仍具有出色的防腐蝕性能與良好的機(jī)械性能。相關(guān)工作以“Microfluidic Electrospinning Core-Shell Nanofibers for Anti-Corrosion Coatings With Efficient Self-Healing Properties”為題發(fā)表在最新一期的《Advanced Science》（Adv. Sci. 2024, 2409751），中國(guó)計(jì)量大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院在讀碩士研究生唐青青為本文第一作者，衛(wèi)國(guó)英教授／吉翠萍講師為本文的共同通訊作者。


圖1. 復(fù)合涂層制備流程示意圖及納米纖維的基礎(chǔ)表征


  研究表明，當(dāng)復(fù)合涂層出現(xiàn)裂紋時(shí)，在310nm波長(zhǎng)紫外光下照射30分鐘，涂層可被完全修復(fù)（圖2），高效的自修復(fù)性能歸因于流動(dòng)性好和可紫外固化的修復(fù)劑，以及核殼納米纖維在涂層中的均勻分布。


圖2. 復(fù)合涂層的自修復(fù)性能


  相比純樹脂涂層，復(fù)合涂層具有更好的防腐蝕性能（圖3）。且因其具有的自修復(fù)性能，在重復(fù)的損傷-修復(fù)循環(huán)測(cè)試中，復(fù)合涂層的Icorr值始終低于純樹脂涂層，表現(xiàn)出優(yōu)異的防腐蝕性能。


圖3. 復(fù)合涂層的防腐蝕性能


  核殼納米纖維的加入賦予涂層更好的機(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性（圖4），這主要是由于纖維在復(fù)合涂層中均勻分布和具有較好的柔韌性，使受力過程中的應(yīng)力集中現(xiàn)象得以改善。


圖4. 復(fù)合涂層的機(jī)械性能


  綜上，本研究基于微流控靜電紡絲技術(shù)，研發(fā)出一種具有高效自修復(fù)性能的防腐蝕涂層，極大提升自修復(fù)涂層在金屬防腐蝕的應(yīng)用可行性，并為研發(fā)高性能的腐蝕防護(hù)涂層技術(shù)提供新思路。


  本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202409751

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