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【AM宁波材料所建所20周年专刊】海洋环境二维纳米材料增强防腐涂层:现状、挑战和机遇
作者:,日期:2024-06-08

金属腐蚀问题遍及国民经济的众多领域,据统计,我国每年因腐蚀造成的经济损失高达2万亿元,其中,海洋腐蚀损失约占总腐蚀损失的三分之一。防腐涂料是保障海洋工程与机械装备安全服役的关键材料,但传统鳞片型防腐涂料存在尺寸大、厚度高、添加量大、与树脂基体相容性差等问题,已达到使役性能极限,在海洋苛刻环境服役过程中易出现开裂、剥离失效等问题,无法满足海洋复杂环境下的防腐需求。新型二维片层纳米材料因其大的比表面积、高的化学稳定性和超强的物理阻隔等特性,成为发展海洋长效防腐涂层的关键材料之一。特别是通过对新型二维片层纳米材料改性防腐涂层的多尺度表界面设计能够赋予涂层特种功能,可有效提升海洋装备的长寿命安全稳定服役性,在海洋复杂腐蚀环境下表现出巨大的应用前景。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋关键材料重点实验室苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队长期致力于新型二维片层纳米材料的制备、功能改性及其增强聚合物涂层在海洋苛刻环境下腐蚀防护等方面的微观机制与工程应用研究(Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2110264; Corros. Sci. 2023, 225, 111601; Corros. Sci. 2021, 191, 109715; Chem. Eng. J. 2021, 421, 129597; Carbon 2021, 176, 39-51; Carbon 2021, 179, 445-457; Carbon 2020, 159, 292-302等)。近日,该团队受邀在Advanced Materials上发表了题为“2D Nanomaterials Reinforced Organic Coatings for Marine Corrosion Protection: State of the Art, Challenges, and Future Prospectives”的综述(Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.202312460),系统总结了二维纳米材料增强聚合物涂层在海洋环境下腐蚀与防护的研究进展。

文中,作者简要介绍了二维纳米材料的物理化学特性及其制备策略,分析了它们在有机涂层中发挥出色腐蚀防护性能的作用机制,如物理屏蔽、自修复和阴极保护等。同时结合理论计算,从分子尺度上揭示了二维纳米材料在复合涂层中发挥的防腐机制,深入探讨了关键因素对涂层防腐性能的影响规律。最后,作者展望了二维纳米材料增强聚合物防腐涂层的发展趋势及其面临的挑战和机遇。

宁波材料所博士后吴杨敏为论文第一作者,宁波材料所赵文杰研究员和王立平研究员为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(52375219、52301406)、浙江省杰出青年基金(LR21E050001)、中国博士后科学基金(2023M733600)、宁波市自然科学基金(2023J329)的资助。

影响二维片层纳米材料改性聚合物复合涂层腐蚀防护性能的关键因素

(海洋关键材料重点实验室)