水性环氧树脂涂层因其力学性能好、化学稳定性好、环境友好等特点而被广泛应用于电子、工业、交通等领域。但现有的水性环氧树脂涂层存在着空间结构孔隙率高、腐蚀介质扩展阻力差、摩擦学性能不佳等缺点，严重阻碍了其在实际工程中的进一步应用。前期工作（Progress in Organic Coatings 2019,135,156-167; Carbon 2020,157,217-233; Chemical Engineering Journal,2021,410,128310）表明，将Ti₃C₂T_x MXene作为二维填料加入水性环氧树脂涂层中能显著改善其防腐耐磨性能。但Ti₃C₂T_x MXene纳米片在环氧树脂中存在着团聚的倾向，不利于发挥复合涂层的防腐耐磨性能，且与环氧树脂的相容性有待进一步提高。此外，具有高导电性的Ti₃C₂T_x MXene在与金属基体发生直接接触或者电接触时能与金属基体构成腐蚀微电池，反而加速金属基体的局部电化学腐蚀。因此，如何抑制Ti₃C₂T_x MXene纳米片层的团聚、提高其与环氧树脂的相容性、利用其独特的二维结构特性，对提升Ti₃C₂T_x MXene/环氧体系的防腐耐磨性能起着至关重要的作用。

  近日，西南交通大学材料服役行为团队通过原位组装的方法成功制备了Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH异质结材料，并成功引入到水性环氧树脂中，制备了复合环氧涂料并将其应用于低碳钢表面的腐蚀、磨损防护。理论计算表明，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH异质结具有稳定的界面相互作用。实验结果表明，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH异质结材料在环氧树脂中具有良好的分散稳定性，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH环氧复合涂层具有优异的防腐耐磨性能。该文章近日以题为“In situ assemble Ti₃C₂T_x MXene@MgAl-LDH heterostructure towards anticorrosion and antiwear application”发表在知名期刊Chemical Engineering Journal上。论文的第一作者为西南交通大学博士生蔡猛，通讯作者为樊小强研究员。

图1. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH异质结复合环氧涂层的防腐蚀和抗磨损机理图

图2. Ti₃C₂T_x MXene及Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH异质结纳米片形貌。

图3. Ti₃C₂(O)₂/MgAl-LDH异质结的二次差分电荷及能带图。

图4. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH复合涂层的EIS表征。

图5. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH复合涂层的摩擦学表征。

  特别感谢国家自然科学基金委、四川省科技厅的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050

通讯作者简介：

  樊小强，四川省特聘专家、四川省专家服务团专家、西南交通大学雏鹰学者。主要从事润滑与防腐材料及材料使役行为等方面的研究，以第一或通讯作者已在Chemical Engineer Journal、ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等国际权威期刊发表SCI文章60余篇，授权国家发明专利9件，主持国家自然科学基金（面上、青年）、四川省科技厅重点项目等10项。兼任中国机械工程学会表面工程分会青年工作委员会委员；中国机械工程学会材料分会委员会委员；中国腐蚀与防护学会铁道设施专业委员会第一届委员会委员；四川省腐蚀与防护学会理事会理事等。

  课题组网站：https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm