利用聚合物涂层来抑制金属腐蚀是提高海洋建筑、航空航天工程、基础设施建设和医疗设备等各个领域金属相关设施可靠性、使用寿命和可持续性的重要方法,这种涂层通过阻止腐蚀性介质的入侵,为金属材料提供有效的保护。然而,这些涂层容易受到机械攻击和环境老化引起的轻微缺陷的影响。受自然界生物自愈行为的启发,具有微缺陷和早期腐蚀部位自修复能力的涂层在防止腐蚀蔓延方面表现出显著效果,包括外援型和本征型自修复模式。外援型自修复涂层通过引入外部修复剂来填充涂层缺陷或主动抑制腐蚀反应,如热塑性聚合物、功能性单体和缓蚀剂。而本征型自修复则依赖于链迁移性、可逆化学键和聚合物网络重排等机制来修复涂层的被动阻隔性能。尽管有效,但大多数自修复涂层的防腐性能仍存在修复滞后、修复过程缓慢、修复效率不足和实际适用性未经验证等问题。
通常,在一定的外界刺激(如热、光、电、pH、腐蚀电位)下触发的自修复行为,可以大大提高修复效率,实现修复的即时性。然而,在涂层中指定缺陷处实现精确的区域控制和选择性触发自修复行为仍然是一个巨大的挑战。涉及涂层大块和大规模无关区域的修复处理不仅无法在目标腐蚀部位实现精确可控的自修复,甚至可能损害涂层优异的固有性能,如机械稳定性和被动屏障能力。因此,开发一种响应选择性触发模式的精确可控的自修复系统,针对指定的损伤区域,同时保持完好区域的原始优点是非常有价值的,但很少有报道。
通过静电纺丝技术将层状氧化石墨烯(GO)嵌入到负载8-羟基喹啉(8HQ)缓蚀剂的聚己内酯(PCL)纳米纤维膜中,然后在纤维网络结构中注入环氧树脂,室温固化后获得自修复复合涂层(GO-8HQ@PCL/EP)。 在近红外(NIR)光照射下,该复合涂层可以在很短的时间内远程精确地修复缺陷。即使在约0.03cm2的最小区域内,该复合涂层也能实现精确可控的缺陷恢复,而不会导致无关区域的原始性能下降。该复合涂层还表现出极高的自修复防腐效率,缓蚀率超过98.6%。即使在模拟海水环境中浸泡30天,该复合涂层防腐效率仍高达94.5%。因此,本研究在实际工程防腐应用或其他可控微反应功能表面中具有巨大的应用前景。
合成/自修复示意图 (a)纳米纤维复合膜合成示意图,并说明了GO、8HQ分子和PCL纳米纤维之间的相互作用;(b)精确可控自修复过程示意图。
数据来源与出处 相关研究成果以“Anticorrosion coating with near-infrared light triggered precisely controllable self-healing performances”为标题发表在《Journal of Colloid And Interface Science》上。
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