中国计量大学卫国英/吉翠萍 Adv. Sci.：在微流控静电纺丝技术制备高效自修复性能的防腐蚀涂层方面取得重要进展

2024-12-31 来源：高分子科技

腐蚀是自然界中最普遍的现象，给社会造成严重的经济损失。发展高性能防腐蚀涂层技术，具有重要的实用意义。自修复涂层由于可在特定条件下实现涂层机械损伤或功能损伤的修复，被广泛应用于防腐蚀涂层中。然而，开发具有高效自修复性能的防腐蚀涂层仍然是一个挑战。

近日，中国计量大学卫国英／吉翠萍研究团队基于微流控静电纺丝技术，研发出一种具有高效自修复性能的复合涂层（图1）。利用可精确控制的微流控系统和高效的静电纺丝系统，制备出尺寸均一可控的纳米级核壳纤维，成功包覆流动性好和可紫外诱导固化的修复剂，实现了高效自修复。当涂层损伤产生裂纹时，修复剂可快速流出填补损伤处，紫外光诱导30 min即可实现涂层的自修复，大大提高了修复效率，具有重要的应用价值。复合涂层在修复后仍具有出色的防腐蚀性能与良好的机械性能。相关工作以“Microfluidic Electrospinning Core-Shell Nanofibers for Anti-Corrosion Coatings With Efficient Self-Healing Properties”为题发表在最新一期的《Advanced Science》（Adv. Sci. 2024, 2409751），中国计量大学材料与化学学院在读硕士研究生唐青青为本文第一作者，卫国英教授／吉翠萍讲师为本文的共同通讯作者。

图1. 复合涂层制备流程示意图及纳米纤维的基础表征

研究表明，当复合涂层出现裂纹时，在310nm波长紫外光下照射30分钟，涂层可被完全修复（图2），高效的自修复性能归因于流动性好和可紫外固化的修复剂，以及核壳纳米纤维在涂层中的均匀分布。

图2. 复合涂层的自修复性能

相比纯树脂涂层，复合涂层具有更好的防腐蚀性能（图3）。且因其具有的自修复性能，在重复的损伤-修复循环测试中，复合涂层的I_corr值始终低于纯树脂涂层，表现出优异的防腐蚀性能。

图3. 复合涂层的防腐蚀性能

核壳纳米纤维的加入赋予涂层更好的机械性能如拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性（图4），这主要是由于纤维在复合涂层中均匀分布和具有较好的柔韧性，使受力过程中的应力集中现象得以改善。

图4. 复合涂层的机械性能

综上，本研究基于微流控静电纺丝技术，研发出一种具有高效自修复性能的防腐蚀涂层，极大提升自修复涂层在金属防腐蚀的应用可行性，并为研发高性能的腐蚀防护涂层技术提供新思路。

本研究工作得到国家自然科学基金项目和浙江省自然科学基金项目的资助支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202409751

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（责任编辑：xu）

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