Page 102 - 腐蚀与防护2024年第十一期

第45卷 第11期 腐蚀与防护 Vol.45 No.11

2024年11月 CORROSION &PROTECTION November2024

DOI : 10.11973 / fs y fh220498
专 论

金属表面自预警涂层的制备与性能研究进展

沈天立, 可云天, 彭博林, 韩靖坤, 杜 娟

( 中国民航大学中欧航空工程师学院, 天津 300300 )

摘 要:自预警涂层受到外界刺激后, 可对涂层损伤和金属的腐蚀位点进行自我预警与指示, 便于对

腐蚀部位进行及时处理, 避免金属材料因腐蚀遭到更大破坏。在综合参考国内外关于金属表面自预
警涂层的制备和性能研究( 显色性能、 荧光性能、 机械损伤触发性能) 的基础上, 总结和深入分析了不
同的预警机理( 显色机理、 荧光机理、 机械损伤触发机理)。
关键词:自预警涂层; 制备; 性能; 机理

中图分类号: TG146 ; TG178.2 文献标志码: A 文章编号: 1005-748X ( 2024 ) 11-0094-08
腐蚀作为自然界中最普遍的现象, 给人类社会 优点, 且能提升涂层的耐蚀性和韧性, 是自预警涂
造成了严重的经济损失。传统的腐蚀监测主要依赖 层发展的新方向。 2016 年, ROBB 等 [ 10 ] 将溶解有
于电化学传感器、 电阻传感器和光纤传感器等设 AIE分子的溶液封装于微胶囊中, 然后均匀分散
备 [ 1-4 ] , 其使用人员需要具有相关专业知识, 并且监 于涂层基质中制得自预警涂层。将涂层破损导致
测结果易受外界环境干扰。自预警涂层可对涂层损 微胶囊破裂时, 微胶囊中溶液会被释放, 待溶剂挥
伤和金属的腐蚀位点进行自我预警与指示, 便于人 发后 AIE分子发生聚集从而产生荧光。 2021 年,
们采取合适的方式对腐蚀进行干预 [ 5 ] 。因此, 研究 SU 等 [ 11 ] 直接将 AIE 分子与环氧树脂结合, 制备
金属表面自预警涂层具有十分重要的意义。 了自预警涂层。
自预警涂层的研究起始于上世纪, JOHNSON 近年来, 世界各地的研究人员们都在加速对自
等 [ 6 ] 于1994年使用荧光分子与环氧树脂制备了用 预警涂层的研究, 研究内容也更加深入, 自预警涂层
于早期腐蚀检测的自预警涂层。这类涂层通常含有 的发展也更为迅速, 关于自预警涂层体系研究也逐
荧光分子或显色指示剂, 能够响应与腐蚀相关的环 渐完善。作者以国内外相关文献为参考依据, 综述
境变化, 被广泛地应用于航空航天、 文物保护等领 了金属表面自预警涂层的制备、 性能与机理的研究
域 [ 6-7 ] 。当出现腐蚀时, 腐蚀位点附近的环境 p H 也 进展, 提出其存在的问题, 并对未来的发展趋势进行
会发生相应变化, 从而刺激自预警涂层中的荧光分 了展望。
子产生荧光反应, 实现对腐蚀的自预警与指示。 1 自预警涂层的制备方法
2000年, BÜCHLER 等 [ 8 ] 使用荧光探针研究了铝合 自预警涂层一般是由荧光分子与涂层基质( 如
金的腐蚀过程, 荧光探针可以在接触腐蚀区域几分 环氧树脂、 丙烯酸有机硅树脂、 丙烯酸树脂、 氟树脂、

钟内产生荧光, 形成荧光图案从而确定腐蚀位点。 聚氨酯树脂等) 组成, 利用荧光分子对刺激( 腐蚀、 机
2013年, MAIA 等 [ 9 ] 将 p H 指示剂封装在介孔二氧 械损伤等) 的响应从而实现自预警功能。根据荧光
化硅纳米容器中制备涂层, 实现了自预警功能, 并且 分子与树脂的结合方式, 可将自预警涂层分为两种:
避免了指示剂性能受涂层中其他组分的干扰, 减少 掺杂型和键合型 [ 12 ] 。因此, 从涂层类型这个角度
了“ 过早荧光” 的现象。相比于普通荧光材料, 聚集 看, 相应的制备方法也分为两种, 即将荧光分子直接
诱导发光( AIE ) 分子具有荧光强度高、 反应灵敏等 嵌入到涂层基质中和通过微纳米容器包封荧光探

针 / 显色剂再添加到涂层基质中。
1.1 荧光分子直接嵌入到涂层基质中
收稿日期: 2022-08-19
基金项目: 国家级大学生创新训练计划项目( 202210059011 ) 荧光分子能够对 p H 、 金属离子等腐蚀引起的
通信作者: 杜娟( 1982- ), 讲师, 博士, 主要从事航空材料腐 电化学变化作出响应, 并使它们自身发生颜色或荧
蚀与防腐蚀方面的研究工作, du j uan247@163.com 光变化 [ 13 ] 。将荧光分子以原位聚合、 静电作用、 机

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