碳点在金属腐蚀防护领域的研究进展

综述了碳点的合成路径、改性方法及其在腐蚀防护领域的应用,重点阐述了碳点作为缓蚀剂及其在自修复、自预警等智能防腐涂层方向应用的国内外最新研究进展。首先,分析和探讨了杂原子掺杂型、有机分子修饰型以及生物质衍生型碳点缓蚀剂的缓蚀机理、优势及不足。其次,介绍了基于碳点的本征和外援自修复涂层、腐蚀预警涂层的设计思路及自修复、自预警机制。最后,提出了碳点在缓蚀剂和智能防腐涂层中应用所存在的问题,并对其未来发展前景进行了讨论。未来应秉持绿色、高效理念,进一步优化碳点的制备工艺,深入研究其在缓蚀、涂层自修复及腐蚀预警中的关键作用,以期早日实现工业应用。     

含Mo低合金钢在模拟酸性海洋大气环境中的腐蚀规律研究

采用周期浸润腐蚀实验模拟酸性海洋大气环境,通过失重实验、电化学实验、扫描电镜及能谱、X射线衍射光谱等分析含Mo低合金钢的腐蚀行为和耐蚀机理。结果表明:Mo质量分数为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%低合金钢的显微组织包含铁素体和珠光体,腐蚀前期Mo含量较少(0.2%～0.8%)的低合金钢的腐蚀产物没有出现明显分层,腐蚀中后期所有试样开始出现明显的分层;含Mo低合金钢的锈层厚度随着时间的延长而变厚,其中Mo含量为0.4%钢材的内锈层较为致密,与基体的裂缝较小,锈层保护性较好;5种含Mo低合金钢的腐蚀速率随着周浸时间的增长整体呈先上升后下降的趋势;当Mo含量为0.2%～0.4%时,对改善耐蚀性的作用影响较大,Mo含量为0.6%～1.0%时,对改善耐蚀性的作用影响较小,该结果与锈层分析、失重测试的结果一致。     

纳米结构的倾斜角度沉积及性能优化

纳米材料发展的关键是纳米结构的制备、形貌调控和性能优化.倾斜角度沉积是以较大的角度(大于75°)倾斜入射沉积薄膜,通过控制沉积参数,得到具有特殊形貌纳米结构的方法,具有适用范围广,操作便捷,制备的薄膜面积大、纯度高、结构规整等特点,是一种理想的制备纳米材料的方法.本文介绍了采用倾斜角度沉积技术制备氧化铪抗反射薄膜和银基表面增强拉曼基底,详细分析了该方法的参数调控对纳米结构的形貌和性能的影响,并指出将倾斜角度沉积与其他先进技术相结合(以原子层沉积为例),可进一步优化纳米结构的性能,提高倾斜角度沉积的使用范围.     

基于综合智能模型的碳钢大气腐蚀重要变量提取和依赖关系挖掘

针对碳钢在大气腐蚀过程中影响变量多且作用机制复杂的问题,提出一种基于综合智能模型的重要变量挖掘框架,利用该框架可以挖掘影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量及其对腐蚀电偶电流产生的影响.本文通过大气腐蚀监测仪（ACM）收集了我国5个试验站点的大气腐蚀数据,首先,构建了随机森林（RF）、梯度提升回归树（GBRT）和BP神经网络（BPNN）三种机器学习模型;其次,利用多模型集成重要变量选择算法（MEIVS）量化环境变量的重要性并提取影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量;最后,绘制了环境变量与腐蚀电偶电流的局部依赖曲线（PDP）.仿真结果显示,MEIVS算法挖掘出的重要环境变量更符合大气腐蚀的先验规律;PDP与MEIVS算法的结论具有很好的一致性,重要环境变量对应的PDP的变化幅度大,且PDP的变化趋势能够反映环境变量对腐蚀电偶电流的影响.     

耐候钢锈层的稳定化处理及锈层的生长机制EI北大核心CSCD

开发一种新型耐候钢表面锈层稳定化处理剂,促进锈层的快速生长和稳定。以Q420NH耐候钢为基材,水性丙烯酸树脂为成膜物,加入两类添加剂——稳定剂(钼酸钠、磷酸钾、硝酸钠)和羟基氧化铁,制备出稳定化处理剂,涂刷于耐候钢的表面,在盐雾环境中研究锈层的生成过程。结果表明,水性丙烯酸树脂具有一定的氧气和水渗透性,适合作为稳定化处理的成膜物。在90 d的盐雾试验中,锈层厚度随盐雾时间的增长而不断增加,并且稳定化处理后试样的锈层厚度大于裸钢的锈层厚度。XRD结果显示,稳定化处理不改变耐候钢锈层的成分,Q420NH裸钢和稳定化处理的耐候钢的锈层均主要由Fe_(3)O_(4)、γ-FeOOH、α-FeOOH、β-FeOOH组成。SEM和截面Raman光谱结果表明,稳定化处理的试样锈层中保护性的α-FeOOH相分布更加广泛。EDS结果证明Cr、Cu合金元素在锈层中富集,电化学阻抗谱说明稳定化处理后的试样具有更佳的耐腐蚀性能。稳定化处理技术促进了耐候钢表面保护性锈层的生长,缩短了稳定化进程,提高了锈层的保护性能。     

氮掺杂碳点在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀作用

碳点因其优异的性能在缓蚀剂开发领域具有巨大的应用潜力。本研究以柠檬酸铵为原料,在180℃热解不同时间(1 h、1.5 h、2 h),合成具有不同形貌结构的氮掺杂碳点(N-CDs),分析了碳点制备条件对其作为Q235碳钢缓蚀剂的性能影响规律。采用极化曲线和电化学阻抗谱,结合表面分析技术,说明了N-CDs的缓蚀机理。结果表明,当热解时间为1.5 h时,N-CDs的缓蚀效率最高,200 mg/L N-CDs1.5在1 M HCl溶液中的缓蚀效率达到91.6%。N-CDs作为混合型缓蚀剂能够减缓碳钢的阳极和阴极腐蚀反应,通过物理、化学吸附形成保护膜,并且提高了金属表面的疏水性,从而有效抑制了碳钢的腐蚀萌生与发展。本研究为发展高效、绿色的新型缓蚀剂提供了新的思路。     

光热自修复涂层的研究进展

综述了光热触发自修复涂层的结构设计与修复机制、填料的种类及其特点、涂层的修复效率与防腐应用,重点阐述了基于碳基填料、等离激元纳米材料、有机填料、四氧化三铁纳米颗粒等光热响应物质自修复涂层的国内外最新研究进展,详细分析了填料含量、光照波长、光照强度、基体类型等对涂层的自修复性能和耐蚀性能的影响规律。最后,提出了光热自修复涂层目前存在的问题以及发展前景,未来应进一步优化涂层的制备工艺,提升光热转换效率,降低制备成本,并将涂层的多重修复机制相结合,共同提升涂层的长效防护能力,使之早日实现工业应用。     

氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响

为了实现涂层破损的高效自修复,将纳米氮化钛与热塑性聚氨酯混合,制备了不同氮化钛含量的复合涂层。 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析了氮化钛的结构和光谱吸收特征;利用差示扫描量热仪(DSC)、热电偶、光学显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、交流阻抗谱(EIS)等对复合涂层的热力学性能、光热转换性能、自修复性能及防腐性能进行测试。 结果表明:基于纳米氮化钛的表面等离激元特性,在热塑性聚氨酯中添加质量分数为 2%的氮化钛后,复合涂层具有良好的光热转换性能,在近红外激光照射后其表面温度高于聚氨酯的玻璃化转变温度。 当涂层表面有划口时,通过激光照射可以提高涂层的局部温度,使聚合物分子链运动并流向划痕界面,复合涂层的结构和防腐性能均得到恢复,并且修复后涂层中氮化钛仍分布均匀。 此外,氮化钛纳米颗粒还有助于填补涂层的微观孔隙,使复合涂层的防腐性能提高。