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中國計量大學衛(wèi)國英/吉翠萍 Adv. Sci.：在微流控靜電紡絲技術制備高效自修復性能的防腐蝕涂層方面取得重要進展
2024-12-31  來源：高分子科技

  腐蝕是自然界中最普遍的現象，給社會造成嚴重的經濟損失。發(fā)展高性能防腐蝕涂層技術，具有重要的實用意義。自修復涂層由于可在特定條件下實現涂層機械損傷或功能損傷的修復，被廣泛應用于防腐蝕涂層中。然而，開發(fā)具有高效自修復性能的防腐蝕涂層仍然是一個挑戰(zhàn)。


  近日，中國計量大學衛(wèi)國英／吉翠萍研究團隊基于微流控靜電紡絲技術，研發(fā)出一種具有高效自修復性能的復合涂層（圖1）。利用可精確控制的微流控系統和高效的靜電紡絲系統，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固化的修復劑，實現了高效自修復。當涂層損傷產生裂紋時，修復劑可快速流出填補損傷處，紫外光誘導30 min即可實現涂層的自修復，大大提高了修復效率，具有重要的應用價值。復合涂層在修復后仍具有出色的防腐蝕性能與良好的機械性能。相關工作以“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），中國計量大學材料與化學學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。


圖1. 復合涂層制備流程示意圖及納米纖維的基礎表征


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


圖2. 復合涂層的自修復性能


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


圖3. 復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，使受力過程中的應力集中現象得以改善。


圖4. 復合涂層的機械性能


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


  本研究工作得到國家自然科學基金項目和浙江省自然科學基金項目的資助支持。


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

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（責任編輯：xu）
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