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  傳統(tǒng)的水性環(huán)氧樹脂及其復合材料因其附著力強、熱穩(wěn)定性好等特點廣泛應(yīng)用于軌道交通、海洋工業(yè)、航天航空等領(lǐng)域。然而，水性環(huán)氧在服役過程中也呈現(xiàn)了系列缺陷，如其固化后存在的微裂紋、微孔和鼓泡等缺陷，一方面成為外界腐蝕介質(zhì)滲透擴散的路徑，另一方面降低了涂層的塑性變形阻力，極大地退化了涂層的防腐蝕、力學和摩擦學性能。

  針對這一情況，西南交通大學材料服役行為科研研究團隊朱旻昊教授、樊小強教授等提出填料“無界面”強化這一創(chuàng)新概念。前期工作（Applied Surface Science 2021，563,150221）表明，通過皂化反應(yīng)一步合成且具有自分散穩(wěn)定性復合鋰基增稠劑(CLT)纖維與環(huán)氧樹脂基材展現(xiàn)了優(yōu)異的兼容性及固化后難以探測到增強相填料與基材的界面，且皂纖維填料在修補樹脂固化缺陷的基礎(chǔ)上極大程度提高了水性環(huán)氧涂層的腐蝕介質(zhì)阻隔性能和調(diào)控了涂層的力學性能，呈現(xiàn)了典型的“無界面”強化效果。

  近日，西南交通大學材料服役行為研究團隊又通過加成聚合反應(yīng)合成了有機皂纖維—聚脲納米纖維，纖維的直徑進一步縮小到50 nm，同樣利用“無界面”強化作用機理，具有優(yōu)異自分散穩(wěn)定性的聚脲納米纖維（PU）在水性環(huán)氧涂層中形成空間阻隔網(wǎng)絡(luò)的同時，也極大程度的減少了涂層中微缺陷。實驗結(jié)果表明，界面適配性極佳的聚脲納米纖維（PU）與環(huán)氧樹脂的交聯(lián)提升了涂層阻隔性能，同時改善了涂層的力學性能和儲能模量，賦予水性環(huán)氧涂層極佳的防腐耐磨性能。該文章近日以題為“Polyurea as a reinforcing filler for the anti-corrosion and wear-resistant application of epoxy resin”發(fā)表在知名期刊Progress in Organic Coatings上。論文的第一作者為西南交通大學材料科學與工程學院研究生黃宇，通訊作者為樊小強教授。 

圖1. (a) 聚脲納米纖維的合成和(b)環(huán)氧復合涂層的制備流程圖.

圖2. 聚脲納米纖維掃描電子顯微鏡形貌.

圖3. 不同聚脲納米纖維含量的涂層截面圖(a) 0 wt.%, (b) 0.25 wt.%, (c) 0.5 wt.% (d) 1 wt.%.

圖4. 不同聚脲納米纖維含量的樹脂涂層耐鹽霧環(huán)境評價.

圖5. 構(gòu)筑的聚脲纖維強化復合涂層防腐蝕和調(diào)控力學性能的機制。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107049

團隊簡介：

  西南交通大學材料服役行為科研團隊在國家級人才、學校首席教授朱旻昊教授帶領(lǐng)下，圍繞高鐵、核電、航空、能源等高端制造領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件的磨損、疲勞和腐蝕等服役行為，開展材料損傷機理、摩擦學設(shè)計、表面工程設(shè)計、防護材料研發(fā)、失效分析與狀態(tài)監(jiān)測、服役安全評價的研究、及相關(guān)計量檢測裝備研發(fā)制造，致力于成為裝備全生命周期技術(shù)服務(wù)方案提供者，其中在微動磨損與微動疲勞等領(lǐng)域的研究處于國際領(lǐng)先水平。

  個人主頁：

  https://faculty.swjtu.edu.cn/zhuminhao/zh_CN/index.htm

  https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index.htm