《環境適應性金屬防護體系的構建及其環境適應機制研究》是依託重慶大學，由雷驚雷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：環境適應性金屬防護體系的構建及其環境適應機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷驚雷
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
金屬防護體系的環境適應性對於有效防止金屬腐蝕、長久發揮金屬正常功能具有重要作用，然而目前的金屬防護體系環境適應性差、嚴重阻礙金屬的套用。.本項目基於對金屬所處環境影響因素的分析，提出環境適應性金屬防護體系應具有超疏水性、化學穩定性、熱穩定性和光穩定性等基本特徵。針對現有金屬超疏水防護體系環境穩定性差的缺點，本項目擬利用稀土元素的特殊電子結構賦予其的本徵疏水性、與低表面能物質的牢固成鍵及對金屬的優秀防護能力構建金屬防護體系：先基於電子結構分析初步確定稀土成膜體系，再在金屬表面構築特定的稀土氧化物微-納結構，進而進行低表面能物質修飾強化疏水性能和防護性能，從而構建出具有優異環境穩定性的金屬超疏水防護體系即環境適應性金屬防護體系。採用自然大氣環境試驗並結合多種表征以及量子力學模擬研究防護體系的環境適應性行為；建立防護體系組成、結構與性能的關聯，探明體系環境穩定性的內在驅動，揭示其環境適應機制。
結題摘要
金屬防護體系的環境適應性對於有效防止金屬腐蝕、長久發揮金屬正常功能具有重要作用，然而目前的金屬防護體系環境適應性差、不能為金屬提供持久的有效防護。針對上述問題，本項目構建了環境適應性金屬防護體系並研究了其環境適應機制。主要研究內容及結果包括：(1)基於對自然大氣環境因素及其作用的分析，以高強鋁合金、鎂合金、碳鋼、銅等常見金屬材料為目標防護金屬，採用沸騰稀土鹽溶液浴、稀土鹽溶液水熱、稀土溶膠-凝膠等方法在金屬表面引入富含稀土鑭/鈰/釤（氫）氧化物的微-納結構，進而通過硬脂酸修飾構建了稀土防護體系。(2)採用接觸角（CA）、場發射掃描電子顯微術（FESEM）、X射線光電子能譜（XPS）和紅外光譜（IR）等技術表征了防護體系的表面潤濕性、形貌、組成及價鍵結構，並通過實驗室模擬測試考察了防護體系對水、化學介質、溫度、光照、腐蝕介質等環境因素的適應性，證實構建的稀土防護體系具有超疏水性、化學穩定性、熱穩定性、光穩定性。(3)藉助於國防科技工業自然環境試驗研究中心的萬寧大氣試驗站（屬典型的北熱帶濕潤型海洋氣候）和江津大氣試驗站（屬典型的亞熱帶高溫高濕酸性大氣環境）研究了防護體系的長期環境適應性行為。結果顯示，即使經過長期嚴酷的自然大氣環境暴露實驗，稀土防護體系的潤濕性、微觀結構和組成基本不變,構建的稀土防護體系具有優異的環境適應性，可以長期穩定套用於嚴酷的自然大氣環境中。(4)基於分子力學和分子動力學理論，計算模擬了基底金屬氧化物、稀土金屬氧化物的親疏水性以及不同氧化物與硬脂酸的成鍵能力及鍵合硬脂酸後表面的潤濕性，明確了稀土防護體系中稀土氧化物的本徵疏水性及其與低表面能物質硬脂酸的高度穩定鍵合是稀土防護體系具有優異的環境適應性的根本原因。 上述結果對於發展實用性金屬防護技術，促進金屬材料在一些嚴酷環境中的套用至關重要。
