Page 102 - 2025年7月防腐蚀专辑
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晨 等：自预 自修复双功能智能防腐涂层的研究进展

                 传统的防腐涂层主要发挥物理屏蔽功能，以防                           纳米片通过“  效应”起物理阻隔的作用，CQDs 的
             止外界腐蚀介质与金属基材的直接接触 。如今，随                            引入则通过功能基团反应实现涂层界面和环氧树脂
                                                 [1]
             着对涂层长期服役能力和功能性的需求，智能涂层                             内部自修复 。 在 3. 5%NaCl 溶液中浸泡 35 d 后 ，
             逐渐成为防腐涂层研究的一个重点领域。智能涂层                             CQDs@CNNs/EP 涂层的阻抗模值与纯环氧涂层相比
             的智能性主要体现在可以对环境因素变化作出可识                             提高了3个数量级。由于CQDs的荧光效应，可通过紫
             别的响应。这种响应需要来自外部环境的触发，触                             外线对涂层肉 无法观察到的微裂纹进行早期监测。
             发因素包括特定离子、pH、机械损伤、温度等 。将智                          1. 2  微/   器型
                                                     [2]
             能响应机制引进涂层的设计，可以根据外界环境变                                  直接添加功能性物质用于防腐涂层简单易行，
             化，实现耐腐蚀 、自修复 、自预  、抑菌 、耐磨等                    [7]  但不易实现有效控制释放，防护周期短，且添加量增
                                                  [6]
                                            [5]
                                   [4]
                           [3]
             等自主响应功能，从而形成主动的防腐策略。                               多时容易使涂层产生  。为了扩充负载容量，实
                 目前对于这类智能防腐涂层的研究主要集中在                           现更优异、持久的主动防护和预 功能，微/纳米容器
             单一功能智能化，即对某一特定的物理或化学变化
                                                                作为防腐涂层中的重要功能填料逐渐受到研究者的
             产生单信号响应，实现单一功能。然而随着工程实
                                                                重视。微/纳米容器是指具有微米或纳米尺度的结
             际对防腐涂层的需求日益提高，单一功能的涂层已
                                                                构，能够负载、贮存和释放各种功能性 体的载体。
             经难以满足需求，因此多功能智能涂层成为近些年
                                                                这类结构有序的功能材料可以对环境变化中一种或
             新兴的研究热点。本文综述了近年来用于自修复和
                                                                几种刺激做出反应，并快速给出反  。利用表面功
                                                                                                 [12]
             自预 双功能的智能涂层，系统总结了它们的制备
                                                                能化、超分子作用以及包覆技术，功能性 体预先被
             方法、设计思路上和具体应用等方面。在此基础上，
                                                                封装进容器 ，然后分散在涂层中。当外部环境发
             同时对各种方法制备的自预 /自修复双功能智能涂
                                                                生改变时（光热、机械破损、pH 变化等），触发微/纳米
             层的优势和不足进行了分析，对此类涂料的未来发
                                                                容器产生响应，释放出封装的功能性 体，实现涂层
             展前景提出了展望。
                                                                的自预 和自修复功能。这种设计有效 免了功能
             1   制备与应用                                          性 体从涂层中 出，破坏涂层完整性，进而保证涂
                                                                层的长期耐腐蚀性。
             1. 1      型                                             根据微/纳米容器结构和形貌的复杂程度，将
                                                                微/纳米容器分为单一结构和多级结构，前者为组成
                 目前大部分直接添加功能物质的方法只能满足
                                                                均一的简单粒子或微球，后者为形貌较复杂、具有多
             自预 或自修复中的一种功能 。
                                        [8]
                                                                级尺度或异质结构的粒子。
                 Hu 等 采用硝酸 和 8-羟基喹啉（8-HQ）通过
                      [9]
             物理掺混法制备了一种 Ce-HQ 杂化材料，并把其分                         1. 2. 1   一结构微/   器
             散至环氧涂料中用于铝合金的腐蚀防护，赋予环氧                                  单一结构微/纳米容器，通常由具有丰富表面基
             涂料腐蚀自修复和荧光自预 的能力。研究表明：                             团的材料构成，例如二氧化硅、碳纳米管、石墨烯、埃
             Ce-HQ 质量分数为 1% 的复合环氧涂层在盐雾试验                         石、碳酸钙微球等和结构简单的聚合物微球、聚合
             504 h后仍具有较高的耐腐蚀性，耐蚀率达 90%，同时                       物微胶 等      [13-14] 。它们大多表现为形态简单的微/纳
             实现腐蚀自修复的功能。人工划痕的样品在盐雾实                             米粒子，容易通过简单的负载功能性 体或表面功
             验 6 h后就会出现局部荧光现象，这是 Al 与 8-HQ 的                    能化的方式来实现自预 与自修复的效果。
                                                 3+
             响应生成荧光化合物羟基喹啉铝（Al-HQ），因而实现                              无机微/纳米容器中，SiO 纳米颗粒在自预 自
                                                                                           2
             了预 的功能，并随着腐蚀程度的增加而 发显著。                            修复双功能智能涂层中的研究和应用最为广泛，主
                 此外，通过添加功能化的碳量子点也可以赋予涂                          要是因为其孔隙率高、稳定性好、比表面积大、粒径
             层自修复或自预 功能，甚至自预 和自修复双功                             可控，负载容量可观，因而在智能防腐涂层中容易取
             能 [10-11] 。L 等 以纯天然  为原料合成了具有丰富                    得较好的应用效果 。例如，Wang 等 制备了一系
                                                                                  [13]
                         [11]
                                                                                                   [14]
             官能团的碳量子点（CQDs）；随后，采用水热法在g-C N                      列以介孔 SiO 为基础的纳米容器。通过介孔 SiO 负
                                                          3  4              2                                2
             纳米片表面大量负载CQDs，制备了CQDs@CNNs复合                       载单 酸（TA），开发了一种应用于碳钢的智能纳米
             材料，用于Q235钢的腐蚀防护。该防腐涂层中，-C N                        容器（MSN-TA）。将其添加进环氧涂层中，当涂层受
                                                      g
                                                          3  4
                99
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