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中國計量大學(xué)衛(wèi)國英/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  來源:高分子科技

  腐蝕是自然界中最普遍的現(xiàn)象,給社會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。發(fā)展高性能防腐蝕涂層技術(shù),具有重要的實用意義。自修復(fù)涂層由于可在特定條件下實現(xiàn)涂層機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挑戰(zhàn)。


  近日,中國計量大學(xué)衛(wèi)國英/吉翠萍研究團隊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核殼纖維,成功包覆流動性好和可紫外誘導(dǎo)固化的修復(fù)劑,實現(xiàn)了高效自修復(fù)。當(dāng)涂層損傷產(chǎn)生裂紋時,修復(fù)劑可快速流出填補損傷處,紫外光誘導(dǎo)3min即可實現(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 ScienceAdv. Sci. 2024, 2409751,中國計量大學(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)國英教授/吉翠萍講師為本文的共同通訊作者。


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,在310nm波長外光下照射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。


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。


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械性能如拉伸強度、彎曲強度、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。


4. 復(fù)合涂層的機械性能


  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。


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


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

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