涂層技術是腐蝕領域中應用最廣泛的防腐手段之一。在苛刻且復雜的海洋環境中，防護涂層在服役過程中易產生微孔和裂紋，這使涂層的防護性能大打折扣。因此開發具有主動防護（自修復）能力的涂層成為腐蝕防護領域重要的發展方向，引起科研工作者的廣泛關注。根據不同的防護機制，可將其分為本征型和外援型涂層。其中外援型涂層的主動防護能力往往取決于填料的分散性、不同pH下的穩定性和所負載緩蝕劑的有效釋放率等諸多因素，且如果只有納米容器這種單一防護功能的涂層，在苛刻環境很難具有長效性能。因此研發具有物理阻隔、納米容器負載且環境友好的外援型智能防腐涂層是目前領域的迫切需求且極具挑戰性。

鑒于此，碩士研究生李昊在中科院寧波材料所趙文杰研究員和北京科技大學強玉杰副教授的聯合指導下，選擇了一種環保的藥物型緩蝕劑2-巰基苯并咪唑（M），將其原位嵌入氧化石墨烯納米片（GO）上的沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）中，制備了具有良好分散性和功能性的M-ZIF-8/GO復合納米材料。并進一步將該納米材料引入水性環氧樹脂中，制備了具有優異主動防護性能的M-ZIF-8/GO/EP復合涂層。GO納米片能在涂層內部形成迷宮阻隔效應，而由鋅離子、2-甲基咪唑和2-巰基苯并咪唑構成的M-ZIF-8，則能有效的提升涂層的交聯密度和填料的相容性，且能高效釋放緩蝕劑。

基于XPS結果中的N-Zn和S-Zn鍵，M-ZIF-8/GO中M的負載機理可以通過M和Zn2+之間的配位反應來進行解釋。UV-vis和SEM結果表明M-ZIF-8/GO具有顯著的pH觸發活性。原位電化學測試技術證明M-ZIF-8/GO/EP復合涂層具有優異的自修復性能，這歸因于緩蝕劑在局部環境pH變化后的智能釋放以及在金屬表面的再吸附成膜。另一方面，M-ZIF-8/GO還能促進環氧樹脂固化時的開環反應，大大提高了M-ZIF-8/GO的相容性和環氧涂層的交聯密度，基體涂層的防腐性能也得到了顯著的提升。顯然，M-ZIF-8/GO/EP復合涂層作為長效的金屬智能防腐蝕涂層具有廣闊的潛力。相關工作發表在腐蝕領域頂刊Corrosion Science.

論文鏈接 https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109715

圖1：M-ZIF-8/GO復合納米材料的制備原理圖

圖2：GO、ZIF-8/GO和M-ZIF-8/GO的TEM和SEM圖，以及M-ZIF-8/GO中各元素的EDS全譜和含量。

圖3：M-ZIF-8/GO在不同pH值下的UV-vis釋放曲線和SEM圖

圖4：引入缺陷后,不同涂層在3.5 wt% NaCl 溶液中的原位自修復

圖5：M- ZIF-8/GO/EP涂層的防腐和自愈合機理示意圖