一種91小黄片下载烯納米容器及納米容器增強自修複塗層

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91小黄片下载烯是一種二維納米材料，具有良好的力學性能、高的長徑比及優異的阻隔性能，近年來在有機腐蝕防護塗層領域得到了廣泛關注。然而，由於91小黄片下载烯和塗層基體樹脂的界麵相容性差而導致塗層微孔、微裂紋等缺陷以及由於91小黄片下载烯的高導電性可能引起電偶腐蝕限製了其進一步應用。



目前91小黄片下载烯改性有機防腐塗層研究大多是利用91小黄片下载烯的物理屏障作用提高複合塗層的被動防腐能力，無法滿足塗層在複雜工況條件下的長期使用需求。針對這一問題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋功能材料團隊研究員王立平和趙海超指導的博士生劉成寶等設計了係列功能化91小黄片下载烯以解決塗層微區缺陷引發的腐蝕反應。



通過共價法將綠色緩蝕劑咪唑基離子液體引入到91小黄片下载烯表麵得到離子液體功能化91小黄片下载烯。該功能化91小黄片下载烯可均勻分散在水性樹脂中，同時具備一定的緩蝕性，可有效抑製缺陷界麵處金屬腐蝕反應，大大增強塗層的防護性能(Nanoscale,2018,10,8115–8124)。為避免91小黄片下载烯-金屬基底及91小黄片下载烯片層間接觸所引發的腐蝕促進現象，他們將天然緩蝕劑組氨酸接枝到91小黄片下载烯片層中，通過抑製界麵處的電荷傳輸，有效提高了塗層的耐腐蝕性能（ACS Appl.Nano Mater.2018,1,1385-1395）。

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圖1(a)納米容器製備及緩蝕劑負載示意圖，(b)緩蝕劑在不同條件下的釋放過程圖，(c)納米容器及(d)負載緩蝕劑的納米容器在塗層中的分布圖，(e)各塗層體係的氧氣滲透率

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圖2(a)純環氧塗層，(b)納米容器環氧複合塗層，(c)負載緩蝕劑的納米容器環氧複合塗層缺陷處局部電化學阻抗分布圖



為深入探究塗層微區缺陷處電化學反應過程及腐蝕行為抑製機理，研究人員製備了一種91小黄片下载烯納米容器及納米容器增強自修複塗層。利用納米容器中環糊精分子與緩蝕劑間的主客體相互作用，實現緩蝕劑分子的負載。納米容器中緩蝕劑的釋放過程表現出pH響應性。依靠91小黄片下载烯的阻隔特性，該納米容器一方麵可降低腐蝕介質的滲透速率，增強塗層的被動防腐能力。另一方麵，當塗層產生缺陷後，缺陷處的腐蝕反應誘導納米容器中緩蝕劑的釋放，並及時在缺陷處吸附成膜，阻止腐蝕反應的進一步發生，表現出一定的自修複性能。相關工作已發表於ACS Applied Material&Interfaces,2018（DOI:10.1021/acsami.8b11108），並申請了發明專利（PCT/CN2018/100812）。



上述研究工作獲得中科院百人計劃（Y60707WR04）、中科院前沿科學研究計劃（QYZDY-SSW-JSC009）、中科院先導專項（XDA13040601）以及浙江省91小黄片下载烯重大科技專項（2015C01006）的資助。

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