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  如何抑制金屬腐蝕以減少重大事故的發(fā)生或經(jīng)濟損失已成為工業(yè)領(lǐng)域一個亟待解決的問題。有機涂層已被引入作為保護金屬免受腐蝕的最有效策略。然而傳統(tǒng)有機涂層只能夠提供被動的屏障保護，且其在固化過程中由于溶劑揮發(fā)會產(chǎn)生微孔和缺陷，從而使得涂層無法提供長期的保護。目前，向聚合物基質(zhì)中摻入各種填料，如氧化石墨烯、玻璃鱗片和六方氮化硼等，是增強涂層耐腐蝕性能的一種有效方法。然而，二維材料的分散性差、成本高、難以保障毫無缺陷的問題限制了其大規(guī)模應(yīng)用。另外，一旦涂層的完整性遭到破壞便會明顯降低涂層的保護能力，成為影響涂層耐久性的棘手問題。而且，破損的涂層進行更換和修復(fù)需要耗費大量的時間和成本。因此，設(shè)計多功能填料以制備被動和主動功能兼具的防腐涂層具有重要意義。

  基于上述研發(fā)需求，天津大學(xué)汪懷遠教授團隊通過引入具有優(yōu)良屏蔽性能的玄武巖鱗片并采用聚多巴胺進行改性以提供層狀雙氫氧化物（LDHs）生長位點的策略來模仿LDHs膜在金屬基底的生長。這種新穎的策略不僅避免了LDHs之間的堆積，而且打破了玄武巖鱗片原有的表面惰性，充分發(fā)揮填料對涂層防腐性能的增強。

  為了探究Bt@PDA@LM填料的緩蝕作用，對在不同溶液中浸泡24 h后的碳鋼進行動電位極化分析。結(jié)果表明與浸泡在純3.5 wt.% NaCl溶液中的碳鋼相比，Bt@PDA@LM的引入使得腐蝕電流密度由1.18×10^-5 A/cm²下降至2.05×10^-6 A/cm²，計算的腐蝕抑制效率達82.63%，表明合成的Bt@PDA@LM對碳鋼具有高效的緩蝕作用。另外，通過EIS測試將帶有人工劃痕的Bt@PDA@LM/EP涂層和EP涂層的結(jié)果進行比較以驗證Bt@PDA@LM/EP涂層的腐蝕抑制能力。結(jié)果顯示帶有劃痕的Bt@PDA@LM/EP涂層在浸泡期間的低頻阻抗值出現(xiàn)明顯的上升趨勢，且始終高于劃痕EP涂層，證實了所制備涂層具有自修復(fù)性能。

  此外，電化學(xué)測試結(jié)果表明，Bt@PDA@LM/EP涂層在3.5 wt.％NaCl溶液浸泡120天后低頻阻抗值約為純EP涂層的660倍，浸泡320天后低頻阻抗值仍高達7.0×10¹⁰ ohm·cm²，僅下降了0.4個數(shù)量級左右，展現(xiàn)出卓越的腐蝕防護性能。因此，這項工作為開發(fā)高效、多功能的防腐材料提供了新的思路和方法。

  Bt@PDA@LM/EP涂層的腐蝕保護機理展示在圖3中。在初期浸泡階段，完整的涂層相當(dāng)于一個保護層，有效的防止了腐蝕介質(zhì)的滲透；而隨著浸泡時間的延長，腐蝕介質(zhì)將會沿著涂層固有的缺陷及孔洞逐漸滲透，此時LDH改性后的玄武巖與EP基質(zhì)相容性良好，將會更好的發(fā)揮其屏蔽性能，延長腐蝕介質(zhì)的滲透路徑，從而大大提高涂層的抗?jié)B性；此外，在侵略性離子氯離子滲透的過程中，LDH對其具有一定的捕獲作用，使得游離氯的含量降低，進一步提高了涂層的防腐蝕性能。與此同時，LDH基于陰離子交換能力釋放緩蝕劑鉬酸根，當(dāng)金屬/涂層界面發(fā)生腐蝕化學(xué)反應(yīng)時，鉬酸根可表現(xiàn)出積極的腐蝕抑制作用，抑制金屬的劣化過程，表現(xiàn)出積極的自修復(fù)功能。因此，基于設(shè)計的 Bt@PDA@LM填料可以構(gòu)建出具有優(yōu)異阻隔性、氯化物捕集效果和緩蝕性的高性能防護功能涂層。

  上述研究成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊Chemical Engineering Journal上，論文的第一作者為天津大學(xué)化工學(xué)院碩士生張萌和博士生徐飛，通訊作者為天津大學(xué)化工學(xué)院汪懷遠教授。