一類具有自修復功能的智慧型防腐塗層的製備及機理研究

《一類具有自修復功能的智慧型防腐塗層的製備及機理研究》是依託南京理工大學，由傅佳駿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：一類具有自修復功能的智慧型防腐塗層的製備及機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：傅佳駿
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

通過複合模板法製備中空介孔SiO2納米微球，利用TEM、XRD、比表面測試儀等進行形貌和比表面積的測定，考察製備的SiO2納米微球對於三種有機小分子緩蝕劑：苯並三氮唑、L-色氨酸和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的吸附裝載能力。並通過靜電引力在滿載緩蝕劑的SiO2納米微球表面進行聚電解質層層自組裝，主要研究多層聚電解質膜在不同pH值下對緩蝕劑緩釋動力學性能的影響。將經過層層自組裝的SiO2納米微球通過溶膠凝膠法均勻滲入CeO2-SiO2複合塗層中塗覆在鋁合金表面。寄希望改裝後的SiO2納米微球能作為緩蝕劑的納米容器對腐蝕過程中環境pH值的突變發起回響，智慧型釋放緩蝕劑並在遭受腐蝕的鋁合金表面吸附成膜，修補鋁合金表面的失效塗層，發揮自修復功能。通過電化學手段和原位表面探測技術來測試和監控鋁合金腐蝕過程中塗層的防腐蝕性能和自修復功能，深入研究塗層的自修復機理。

結題摘要

在本項目中，首先，我們利用電化學方法（交流阻抗法和Tafel極化曲線法）結合理論計算方法（量子化學計算和分子動力學模擬法）研究了緩蝕劑分子的定量構效關係，開發出了新一代環保、高效喹喔啉類衍生物緩蝕劑，並以此作為我們所提出的“主體”——“客體”型智慧型防腐塗層中的塗層修補因子，它們在自修復過程中發揮了非常重要的作用。其次，我們利用了聚電解質層層自組裝技術和超分子自組裝技術構築智慧型納米容器作為智慧型防腐塗層的“客體”，實現了以下三個主要功能：（1）在中性溶液中，基本實現“零釋放”，有效防止塗層修補因子緩蝕劑的提前釋放；（2）在酸性或鹼性溶液中，智慧型納米容器對已吸附的緩蝕劑進行快速釋放緩蝕劑迅速釋放；（3）智慧型納米容器與“主體”鈍化塗層相容性良好。將製備的智慧型納米容器摻雜進入溶膠凝膠塗層（“主體”塗層）中，並塗覆在鋁合金AA2024表面形成智慧型防腐塗層，利用交流阻抗法和掃描振盪電極技術測試對塗層的綜合防腐性能和自修復性能進行評價。結果顯示：依靠智慧型納米容器快速回響腐蝕微區pH值的突變，釋放緩蝕劑在破損金屬表面吸附成膜，彌補破損塗層，實現塗層的自修復功能。本項目中製備的智慧型防腐塗層具有環保、高效、自修復特性，具有取代目前鋁合金表面非環保型鉻化塗層的潛力，有良好的工業套用前景。最後，我們也嘗試製備了一類光生陰極保護型塗層，利用鉻/鈰離子摻雜進入二氧化鈦塗層後塗覆在不鏽鋼表面，解決了目前不鏽鋼體系存在的兩大問題：（1）僅能吸收小於380nm波長紫外光，無法對太陽光進行充分利用；（2）暗態無法發揮保護作用，我們的設計為光刺激——回響型塗層提供了一個製備模板。在本項目的資助下，項目申請人以第一作者/獨立通訊作者在ACS Nano, Chemical Communications, Journal of Materials Chemistry B, Corrosion Science等期刊上發表SCI論文11篇，總影響因子為55.513。此外，項目申請人申請發明專利三項，培養博士研究生1名，碩士研究生6名。