利用聚合物涂層來抑制金屬腐蝕是提高海洋建筑、航空航天工程、基礎設施建設和醫(yī)療設備等各個領(lǐng)域金屬相關(guān)設施可靠性、使用壽命和可持續(xù)性的重要方法,這種涂層通過阻止腐蝕性介質(zhì)的入侵,為金屬材料提供有效的保護。然而,這些涂層容易受到機械攻擊和環(huán)境老化引起的輕微缺陷的影響。受自然界生物自愈行為的啟發(fā),具有微缺陷和早期腐蝕部位自修復能力的涂層在防止腐蝕蔓延方面表現(xiàn)出顯著效果,包括外援型和本征型自修復模式。外援型自修復涂層通過引入外部修復劑來填充涂層缺陷或主動抑制腐蝕反應,如熱塑性聚合物、功能性單體和緩蝕劑。而本征型自修復則依賴于鏈遷移性、可逆化學鍵和聚合物網(wǎng)絡重排等機制來修復涂層的被動阻隔性能。盡管有效,但大多數(shù)自修復涂層的防腐性能仍存在修復滯后、修復過程緩慢、修復效率不足和實際適用性未經(jīng)驗證等問題。
通常,在一定的外界刺激(如熱、光、電、pH、腐蝕電位)下觸發(fā)的自修復行為,可以大大提高修復效率,實現(xiàn)修復的即時性。然而,在涂層中指定缺陷處實現(xiàn)精確的區(qū)域控制和選擇性觸發(fā)自修復行為仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。涉及涂層大塊和大規(guī)模無關(guān)區(qū)域的修復處理不僅無法在目標腐蝕部位實現(xiàn)精確可控的自修復,甚至可能損害涂層優(yōu)異的固有性能,如機械穩(wěn)定性和被動屏障能力。因此,開發(fā)一種響應選擇性觸發(fā)模式的精確可控的自修復系統(tǒng),針對指定的損傷區(qū)域,同時保持完好區(qū)域的原始優(yōu)點是非常有價值的,但很少有報道。
通過靜電紡絲技術(shù)將層狀氧化石墨烯(GO)嵌入到負載8-羥基喹啉(8HQ)緩蝕劑的聚己內(nèi)酯(PCL)納米纖維膜中,然后在纖維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中注入環(huán)氧樹脂,室溫固化后獲得自修復復合涂層(GO-8HQ@PCL/EP)。 在近紅外(NIR)光照射下,該復合涂層可以在很短的時間內(nèi)遠程精確地修復缺陷。即使在約0.03cm2的最小區(qū)域內(nèi),該復合涂層也能實現(xiàn)精確可控的缺陷恢復,而不會導致無關(guān)區(qū)域的原始性能下降。該復合涂層還表現(xiàn)出極高的自修復防腐效率,緩蝕率超過98.6%。即使在模擬海水環(huán)境中浸泡30天,該復合涂層防腐效率仍高達94.5%。因此,本研究在實際工程防腐應用或其他可控微反應功能表面中具有巨大的應用前景。
合成/自修復示意圖 (a)納米纖維復合膜合成示意圖,并說明了GO、8HQ分子和PCL納米纖維之間的相互作用;(b)精確可控自修復過程示意圖。
數(shù)據(jù)來源與出處 相關(guān)研究成果以“Anticorrosion coating with near-infrared light triggered precisely controllable self-healing performances”為標題發(fā)表在《Journal of Colloid And Interface Science》上。
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