基于协同作用的LDH/Ce-复合杂化物的刺激响应型自修复涂层,用于先进的防腐蚀保护

时间:2026年5月16日
来源:Surfaces and Interfaces

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明山雪|景晓国|开和|詹谢|于佳|振宏|东松胤|文清石摘要金属腐蚀对全球经济和安全构成了严重挑战。尽管传统的聚合物涂层能够提供被动防护,但它们容易受到机械损伤,从而导致过早失效。为了克服传统被动涂层的局限性,研究人员开发了一种基于新型混合填料(MIH@PCM)的智能自修复涂层。该

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明山雪|景晓国|开和|詹谢|于佳|振宏|东松胤|文清石

摘要

金属腐蚀对全球经济和安全构成了严重挑战。尽管传统的聚合物涂层能够提供被动防护,但它们容易受到机械损伤,从而导致过早失效。为了克服传统被动涂层的局限性,研究人员开发了一种基于新型混合填料(MIH@PCM)的智能自修复涂层。该填料通过将钼酸盐插层的层状双氢氧化物(MIH)纳米容器与多巴胺包覆的铈-2-巯基苯并咪唑复合物(PCM)结合而成。这项工作的创新体现在三个方面:协同活性防护设计,结合了Ce³⁺的阴极抑制作用以及有机配体的阳极吸附/螯合效应,并实现了对Cl⁻的响应性MoO₄²⁻释放;分子桥接介面与分散设计,其中PCM外壳作为“分子桥”,显著改善了MIH在水性聚氨酯(WPU)基质中的分散性并增强了界面粘附力;以及提出的多刺激响应自修复机制,基于间接证据推测局部Cl⁻和pH值变化会触发抑制剂的释放。因此,MIH@PCM/WPU复合涂层展现了优异的综合性能:出色的机械性能(5B级粘附力、≥5H硬度、高柔韧性)、卓越的阻隔性能(低频阻抗模量高达10⁸ Ω·cm²),以及通过长期盐雾测试和元素分析验证的出色自主修复能力。这项工作提出了一种协同材料设计策略,有效结合了物理屏障增强、智能多组分释放和界面兼容性改进,为开发高性能、长寿命的智能防腐蚀涂层提供了有前景的方法,并推进了对复合材料保护系统中填料-基质界面基本原理的理解。

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