电泳沉积仿生“砖-泥”层状结构材料用于防腐蚀涂层的展望

受制于材料本身的性质,有机涂层在服役期间不可避免会遭受物理及化学腐蚀作用而使防护失效。贝壳珍珠层是一种天然的"砖-泥"层状结构的有机-无机复合材料,由于其特殊的层状结构,该材料展现出优异的力学性能和隔绝效果,引起人们对该材料的广泛研究。首先,对"砖-泥"层状结构的增韧机制、材料的仿生制备方法等方面的研究进展进行了回顾。其次,探讨了纳米复合涂层的研究现状,比较了仿生"砖-泥"涂层和传统复合涂层在结构及性能上的差异,结果表明,将"砖-泥"层状结构引入到涂层设计中,将充分发挥片状填料对力学性能和隔绝效果的增强作用,进而在提高涂层对物理和化学腐蚀破坏的抵抗的同时,增强涂层的防护性能。然后,在分析仿生"砖-泥"层状材料现有制备技术优缺点的基础上,探讨了利用电泳沉积技术制备仿生"砖-泥"层状涂层的可行性及其在防腐蚀中的应用前景。最后,介绍了利用电泳沉积构建"砖-泥"层状仿生涂层的研究内容及方案,研究结果将为构建长效防护涂层提供数据支持。

仿生高韧水泥基复合材料制备技术及增韧机理

为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理.结果表明,相较于传统水泥的脆性断裂模式,仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征,包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等.基于有机聚合物的多尺度桥接-伸展效应,仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象,体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制.仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上,将水泥基体的韧性提高179.45%,可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径.

基于非共价键制备高韧性可修复聚合物复合材料

以鞣花酸(ELA)改性氧化石墨烯(EGO)作为“砖”、聚氨酯(PU)作为“泥”,并引入非共价键,通过蒸发诱导自组装制备了可修复仿珍珠层复合材料(PU-EGO)。利用红外光谱、电位分析仪、X射线衍射仪等对EGO结构进行表征,通过万能试验机对PU-EGO的力学性能进行测试。结果表明:ELA吸附于GO表面,且当PU与EGO质量比为3∶1时,PU-EGO的拉伸强度和韧性分别达到111.2 MPa和81.5 MJ/m^(3)(相比PU分别提高了9.6倍和1.8倍)。此外,所制备的材料还具备良好的自修复性和重复加工性能。