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  傳統的水性環氧樹脂及其復合材料因其附著力強、熱穩定性好等特點廣泛應用于軌道交通、海洋工業、航天航空等領域。然而，水性環氧在服役過程中也呈現了系列缺陷，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”強化這一創新概念。前期工作（Applied Surface Science 2021，563,150221）表明，通過皂化反應一步合成且具有自分散穩定性復合鋰基增稠劑(CLT)纖維與環氧樹脂基材展現了優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上極大程度提高了水性環氧涂層的腐蝕介質阻隔性能和調控了涂層的力學性能，呈現了典型的“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，具有優異自分散穩定性的聚脲納米纖維（PU）在水性環氧涂層中形成空間阻隔網絡的同時，也極大程度的減少了涂層中微缺陷。實驗結果表明，界面適配性極佳的聚脲納米纖維（PU）與環氧樹脂的交聯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境評價.

圖5. 構筑的聚脲纖維強化復合涂層防腐蝕和調控力學性能的機制。

  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下，圍繞高鐵、核電、航空、能源等高端制造領域的關鍵零部件的磨損、疲勞和腐蝕等服役行為，開展材料損傷機理、摩擦學設計、表面工程設計、防護材料研發、失效分析與狀態監測、服役安全評價的研究、及相關計量檢測裝備研發制造，致力于成為裝備全生命周期技術服務方案提供者，其中在微動磨損與微動疲勞等領域的研究處于國際領先水平。

  個人主頁：

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

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