自修复涂层材料研究进展

综述了自修复涂层材料研究进展。重点介绍了几种外援型自修复涂层包括微/纳米胶囊填充型自修复涂层、微/纳米容器填充型自修复涂层以及形状记忆纤维丝/聚合物自修复涂层;同时介绍了几种本征型自修复涂层,包括紫外光引发自修复涂层、热可逆交联自修复涂层以及层层组装自修复聚合物膜涂层。对其自修复机理、涂层的制备、性能及研究进展进行了阐述;最后对自修复涂层的前景进行了展望。     

自修复功能防腐涂膜研究进展

金属的腐蚀是一普遍现象,开发新的防腐技术来减缓、抑制腐蚀具有重要意义。"自愈合"防腐涂膜是一种智能型涂膜,它在表面破损、腐蚀发生时,在不借助外部条件下具有自行修复表面抑制腐蚀的功能,是目前功能性防腐涂膜中的研究热点,就近年来自愈合功能性防腐涂膜方面的研究进展作一综述,并展望了其研究前景。     

微胶囊埋植型自修复涂层研究进展

微胶囊埋植型自修复涂层是自修复复合材料的研究热点之一,它是模拟生物体损伤自愈合的原理,实现对涂层微裂纹、划痕等缺陷的自我修复,可有效提升涂层的耐蚀性能和使用寿命。从修复机理进行分类,微胶囊埋植型自修复涂层可分为腐蚀抑制型和反应修复型。腐蚀抑制型是通过微胶囊释放缓蚀剂延缓基体的腐蚀进程,反应修复型则是通过微胶囊释放的修复剂实现对涂层损坏处的修补。系统地回顾了微胶囊埋植型自修复涂层的典型研究成果和近期动态,详细阐述了自修复涂层的设计和修复机制,着重对不同涂层修复体系的优缺点和适用范围进行了讨论。最后,根据微胶囊埋植型自修复涂层的研究现状,提出了该领域存在的缺陷以及未来的发展方向。     

功能性复合防腐涂层研究进展

防腐涂层作为一种关键的防护手段,被广泛应用于延长材料和结构的寿命,保护其免受腐蚀和损害.然而,单一防腐涂层常常难以满足复杂环境中的多重挑战.为了克服传统防腐涂层的限制,人们开始寻求新的防腐涂层技术,功能性复合防腐涂层应运而生.介绍了防腐涂层的研究现状、制备方法、性能以及在实际应用中的表现.阐述了功能性复合防腐涂层的种类和组成,对当下的功能性复合防腐涂层现状进行了分析总结,并对其应用前景进行了展望.     

基于动态共价交联网络自修复涂层的研究进展

制备具有良好力学性能和室温下高效自修复性的高分子材料一直是一项艰难挑战。本文采用天然芳香基木质素作为增强相,通过两步法(聚脲反应及席夫碱反应)制备了一种木质素增强的自修复聚脲弹性体(T-L-PUA)。探讨了木质素添加量对T-L-PUA的热性能、紫外线(UV)阻隔性能及力学性能的影响并分析了其基于动态可逆亚胺键(C=N)的自修复特性及可回收性。结果表明：T-L-PUA的热稳定性随木质素比例增加有明显提升,其中残碳量较未加木质素样品(T-PUA)最多提升了16.6%。T-L-PUA在UV区(280~400 nm)的低透过率有助其实现UV阻隔功能。与T-PUA的平均透过率(41.6%)相比,所有T-L-PUA的平均透过率均在0.2%左右。木质素添加量为20%时力学性能最佳,相应T-L-PUA拉伸强度为12.44 MPa,较纯自修复聚脲弹性体提升了937%。T-L-PUA具有良好的自修复性,室温下修复48 h,T-L-PUA的拉伸强度及断裂伸长率的恢复效率分别在91%和92%以上。此外,T-L-PUA还可以通过热压回收和溶剂回收,重塑后力学性能基本保持不变。     

基于动态共价交联网络自修复涂层的研究进展

涂层是材料抵御外界应力损伤的重要屏障,且随着科技的发展,智能涂层可在原先的基础上赋予涂层荧光、抗菌、检测、传感等先进功能。然而,此类涂层在使用过程中不可避免会受到机械破坏(如擦痕、刮伤等)及与内部各组分应力不匹配引发的宏观或者微观损伤,导致裂纹甚至开裂,结构损伤会引起功能的减弱甚至消失。因此,对涂层结构稳定性和功能持续性提出了更高要求。基于动态共价交联网络的自修复涂层是以动态共价键可逆反应为基础,在一定的外界刺激下建立原料分子与产物分子之间的热力学平衡,通过动态网络“重组”实现对涂层自修复。动态网络活化能的大小不仅能直接反映修复难易程度(反应速率),也能间接反映材料的力学表现。因此,本文将从化学热/动力学角度出发,分析自修复网络构筑与反应活化能之间的关系,并进一步概述基于动态共价交联网络的自修复涂层在传统涂料(层)、智能传感、光学变色、生物医药领域的应用。最后对动态共价自修复涂层目前存在的局限和未来的发展进行展望。     

海洋环境中聚脲涂层防腐研究进展

聚脲因具有高拉伸强度、强附着力等物理优点以及优异的防水防腐性能,加之成熟的施工技术,在海洋防腐工程中有广泛的应用。综述了聚脲涂层技术的起源、特点和发展方向,总结了近年来聚脲涂层分别在海洋大气环境和海水环境中针对混凝土防护和金属防护等领域的应用情况。针对服役过程中温度、腐蚀性介质侵蚀、碰撞等复杂环境因素造成的涂层性能下降、失效等问题,探讨了新型聚脲涂层的研究进展,包括有机无机纳米粒子作为填料改进涂层耐腐、润湿、硬度等性能研究,能够智能响应、自主修复微裂纹的新型聚脲微胶囊涂层研究,以及静电纺丝等新型自修复材料加工制备工艺研究等。提出聚脲涂层研究中存在的不足和挑战,并展望了在海洋环境中聚脲涂层未来的研究趋势。     

自修复高分子材料在皮革涂层中的应用研究进展

高分子材料以其优良的性能在生产、生活中具有广泛的应用,但是不可避免会因为裂纹的产生而影响其性能。受自然的启发,自修复材料应运而生。自修复材料根据修复类型可以分为外援型和本征型自修复材料,是材料科学发展的最新动向,受到了密切的关注,且在皮革涂层领域得到了初步应用。文中对自修复材料类型及在皮革涂层领域的应用情况进行了综述,并讨论了皮革自修复涂层的未来发展方向。     

改性环氧树脂防腐复合涂层的研究进展

在防腐领域,环氧树脂防腐复合涂层是防止金属腐蚀的优良材料。环氧树脂涂层在金属和腐蚀性离子之间形成了屏障,但环氧树脂在固化期间,由于机械破裂和微孔的形成,防腐效果并不持久。本文介绍了纳米粒子改性环氧树脂防腐涂层、微/纳米容器改性环氧树脂防腐涂层、生物基材料改性环氧树脂防腐涂层这3种提高环氧树脂防腐性能的策略,综述了环氧树脂防腐复合涂层改性的研究进展,并展望了环氧树脂防腐复合涂层未来的发展方向,未来应该开发出兼具智能自预警与自修复、多功能化、成本效益的绿色环氧防腐复合涂层。     

聚苯胺型防腐涂层制备方法研究进展

聚苯胺涂料具备优异的防腐性能,在金属防腐领域应用前景广阔。本文从聚苯胺的结构和性能出发,综述了聚苯胺型防腐涂层制备方法的发展,指出复合法是聚苯胺防腐涂层制备技术未来发展的主要趋势,最后对聚苯胺型防腐涂层制备技术的研究方向进行了展望。     

光引发自修复微胶囊的制备及涂层自修复性能

以光固化树脂脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和光引发剂为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了可用于光引发自修复的微胶囊。通过红外光谱、扫描电镜观察了微胶囊的形态及结构,采用光学显微镜、激光粒度分析仪、热重分析仪对自修复微胶囊的粒径、热稳定性及修复效果进行了表征。结果表明,芯材被成功包覆在微胶囊中,微胶囊合成的优化转速为500 r/min,在此转速下,微胶囊的平均粒径为101.9μm,包覆率为51.46%,微胶囊热稳定温度为226℃。将所制备的微胶囊埋置于涂层中,通过光学显微镜可观察到涂层中的裂纹在UV光照20 min之后得到了明显的修复,且修复过程绿色高效。     

自修复复合材料研究进展

具有自诊断、自修复功能的智能复合材料已成为新材料领域研究的重点之一.本文从陶瓷混凝土基复合材料、聚合物基复合材料和金属基复合材料三方面简要介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、制备原理和模型.对近年来该领域的最新研究进展进行了评述,并总结了具有机敏性自愈合能力的材料的组成要素.     

美开发新型军用自修复涂层

正近日,美国海军研究局和约翰霍普金斯大学应用物理实验室开展研究,采用一种粉末修复车辆的划伤或油漆脱落,使其表层实现像人类皮肤一样自愈。该粉末被称为polyfibroblast,是由微观聚合物构成,其中包含一种油性树脂,它可被添加到油漆底漆中,以完全覆盖车辆的外表面,当底漆被划伤时,该区域破裂可引起树脂在内部流出,树脂形成"蜡状防水涂层",从而保护暴露在外的钢材。车辆的腐蚀问题,主要是在船只上运输和储存     

基于缓蚀剂微/纳米容器的智能自修复涂层研究进展

涂层技术是常用的金属腐蚀防护手段。随着材料的服役环境日益严苛,采用传统的涂覆方法只能起到被动防护的作用,一旦涂层受损则会失效。近年来发展起来的智能自修复防腐涂层可根据环境变化自主修复涂层受损处,增强涂层的防护能力,延长金属基体(钢、镁、铝及其合金)的使用寿命。本文综述了国内外基于负载缓蚀剂的微/纳米容器的自修复涂层在金属腐蚀防护方面取得的最新成果,介绍了不同类型的微/纳米容器的特点及对缓蚀剂的负载与控制释放行为,包括介孔纳米颗粒(二氧化硅、二氧化钛等)、无机粘土(多水高岭石、类水滑石、沸石)等无机纳米容器,聚合物微胶囊、纳米纤维、壳聚糖、环糊精等有机纳米容器,碳纳米管、石墨烯等碳材料,以及多种微/纳米容器的复合应用,并对不同微/纳米容器的优点及缺点进行总结。最后,提出了基于缓蚀剂微/纳米容器自修复防腐涂层研究中存在的问题,并对其未来发展方向进行了展望。     

热喷涂Zn-Al合金防腐涂层技术的研究进展

热喷涂Zn-Al合金涂层技术是一项新发展起来的防腐技术.介绍了近年来分别利用火焰喷涂技术和电弧喷涂技术制备Zn-Al合金涂层及其喷涂材料的研究应用现状,分析了涂层的形成及其耐蚀机理,并展望了热喷涂Zn-Al合金涂层技术的发展趋势.     

基于形状记忆合金的再制造涂层自修复研究

形状记忆合金以其特有的形状记忆效应和超弹性成为人们广泛关注的新型功能材料.主要介绍了形状记忆合金的工作原理及分类,就国内外已经取得一定成果的形状记忆合金用于监测及自修复的现状及其原理加以介绍.探讨了形状记忆合金的力学性能随温度、应变幅值的变化情况及常温下合金轴向应变与电阻变化率之间的关系,进而为其应用于自修复提供理论支持.最后,展望了其应用于再制造涂层自修复中的前景,并分析了亟待解决的问题.     

沥青自修复微胶囊研究进展

微胶囊技术在世界上已应用于多个领域,包括医药、食品和化工等,具有广阔的应用前景。将微胶囊引入到沥青材料自修复中,可提高沥青材料的自修复能力并在裂缝产生初期即可自我修复,延长路面使用寿命。与传统的裂缝修补方法相比,微胶囊自修复技术具有节能减排、降低养护成本和防止微裂缝扩展至宏观裂缝等优势。然而,沥青自修复微胶囊技术仍处于初步探索阶段,将微米级微胶囊应用于沥青材料自修复领域还存在着微胶囊强度控制范围不够明确,微胶囊破裂理论尚不成熟,且微胶囊制备工艺参数设计尚不统一等问题。因此,研究者们除研究制备工艺的影响外,还主要从选择合适的制备工艺影响参数和微胶囊的结构与性能方面不断尝试,并取得了丰硕的成果。随着制备工艺的不断成熟和影响参数的不断优化,经原位聚合法制备的微胶囊结构致密、性能优良。目前对掺微胶囊的沥青材料自修复的研究仍存在对沥青材料自修复提升效果的评价方法和评价指标尚不统一等问题。掺微胶囊的沥青材料自修复效果主要通过不同的指标来体现,包括延度、复数模量、拉伸强度、试件的载荷和沥青混合料的疲劳寿命等。其中,还对掺微胶囊的沥青混合料进行了路用性能研究。通过不同的评价指标表明,微胶囊显著提升了沥青材料的自修复效果;掺微胶囊的沥青混合料的水稳定性和高温稳定性略有下降,低温抗裂性下降较大,但仍满足规范要求。为总结沥青自修复微胶囊的研究进展,本文对比分析了多种自修复微胶囊制备方法的优势和特点,解析了影响微胶囊质量的主要因素(芯壁比、反应温度、终点pH值、乳化转速、酸化时间),总结了微胶囊的结构与性能的表征方法,介绍了掺微胶囊沥青材料自修复性能的评价方法与提升效果,阐述了微胶囊对沥青混合料路用性能的影响,探讨了借助分子动力学手段研究掺微胶囊的沥青材料自修复行为理论的可行性并展望了其未来发展前景,以期为微米级微胶囊的应用与发展提供参考。