Ti3C2Tx MXene納米片具有優(yōu)異的物理和化學性質(zhì)，特別是大比表面積和優(yōu)異的力學性能使之在腐蝕防護和摩擦學領(lǐng)域有著廣泛的應用。前期工作（Progress in Organic Coatings 135 ( 2019) 156-167；Carbon 157 (2020) 217-233）表明，將Ti3C2Tx MXene作為二維填料加入環(huán)氧樹脂涂層中能顯著改善其防腐耐磨性能。但要使Ti3C2Tx雜化環(huán)氧涂層在惡劣的環(huán)境中充分發(fā)揮防腐和耐磨優(yōu)勢，避免涂層快速失效并且延長使用壽命，滿足現(xiàn)代及未來重大裝備用防腐耐磨環(huán)氧涂層綜合防護性能的要求，保證重大裝備關(guān)鍵部件全壽命服役周期內(nèi)的高可靠性、可用性、可維修性和安全性，還存在一些系列的挑戰(zhàn)。目前，我們主要從以下幾個方面提升Ti3C2Tx基聚合物涂層的防護性能：

（1）增強Ti3C2Tx納米片在聚合物基體的分散穩(wěn)定性及兼容性。（Journal of Materials Science & Technology 54 (2020) 144-159；Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050）

（2）抑制/利用Ti3C2Tx納米片的高導電性。

（Corrosion Science 174 (2020) 108813；Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128310）

（3）Ti3C2Tx納米片在樹脂基體中的定向排列。

（Composites Part B 231 (2022) 109581）

（4）Ti3C2Tx MXene的智能化。

（Journal of Colloid and Interface Science 602 (2021) 131-145；Advances in Colloid and Interface Science 309 (2022) 102790.）

近日，西南交通大學材料服役行為與安全評價研究團隊朱旻昊、樊小強等使用聚多巴胺修飾Ti3C2Tx制備了Ti3C2Tx@PDA復合物，然后將其加入水性環(huán)氧富鋅涂層用于增強其長效防護性能。所制備的Ti3C2Tx@PDA-水性環(huán)氧樹脂漿料在靜置160天后，Ti3C2Tx@PDA仍能保持良好的分散穩(wěn)定性；分子動力學模擬結(jié)果表明，Ti3C2Tx經(jīng)聚多巴胺修飾后其與環(huán)氧樹脂分子之間的相互作用增強，進而增強了Ti3C2Tx納米片在環(huán)氧樹脂中的穩(wěn)定性及兼容性。實驗結(jié)果表明，Ti3C2Tx@PDA能提升水性環(huán)氧富鋅涂層的耐蝕性能，其防護機制可歸因于Ti3C2Tx@PDA同時具備電連接及物理阻隔效應。該文章近日以題為“Polydopamine-modified Ti3C2Tx to enhance anticorrosion of waterborne zinc-rich epoxy coating”發(fā)表在知名期刊Carbon上。論文的第一作者為西南交通大學博士生蔡猛，通訊作者為樊小強教授。

圖1. Ti3C2Tx@PDA的制備流程。

圖2. Ti3C2Tx@PDA在環(huán)氧樹脂中分散性及分子動力學驗證。

圖3. (a1-a3)ZRE、(b1-b3)ZRE-Ti3C2Tx、(c1-c3)ZRE-Ti3C2Tx@PDA復合涂層EIS。

圖4. EIS數(shù)據(jù)擬合。

圖5. ZRE及ZRE-Ti3C2Tx@PDA復合涂層防腐機理對比。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118467

通訊作者簡介：

樊小強，工學博士，教授，四川省杰青、特聘專家、省專家服務(wù)團專家。榮獲溫詩鑄楓葉獎、廣西科技進步一等獎、全國鐵路青年科技創(chuàng)新獎、中國科學院院長優(yōu)秀獎、第七屆IFAM優(yōu)秀青年科學家獎等榮譽，入選斯坦福全球前2%科學家榜單。主要從事磨蝕耦合失效機制和防護技術(shù)方面的研究，以第一或通訊作者已在國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI一區(qū)論文80余篇（他引2600余次），授權(quán)國家發(fā)明專利20件，獲國家自然科學基金（青年、面上、聯(lián)合基金）等資助。兼任中國機械工程學會表面工程分會青年工作委員會委員；中國機械工程學會材料分會委員會委員；中國腐蝕與防護學會鐵道設(shè)施專業(yè)委員會委員；四川省腐蝕與防護學會理事會常務(wù)理事等。

課題組網(wǎng)站：

https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm

工作回顧：

（1）首次將Ti3C2Tx MXene納米片引入環(huán)氧樹脂中，證明其具有優(yōu)異的防腐性能。

Progress in Organic Coatings 135 (2019) 156-167，

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.06.013.

（2）利用Ti3C2Tx MXene、石墨烯、二硫化鉬協(xié)同增強效應，構(gòu)建Ti3C2Tx/graphene、Ti3C2Tx/MoS2復合物實現(xiàn)環(huán)氧樹脂長效磨蝕防護。

Carbon 157 (2020) 217-233，

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.10.034；

Journal of Materials Science & Technology 116 (2022) 151–160，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.11.026.

（3）構(gòu)筑Ti3C2Tx MXene基有機涂層/無機涂層多梯度結(jié)構(gòu)，避免Ti3C2Tx MXene電偶腐蝕效應，實現(xiàn)防腐耐磨一體化。

Corrosion Science 174 (2020) 108813，

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108813.

（4）氨基官能化Ti3C2Tx MXene改善其與水性環(huán)氧樹脂界面相容性。

Journal of Materials Science & Technology 54 (2020) 144–159，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.05.002；

Tribology International 163 (2021) 107196，

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107196.

（5）利用PANI調(diào)控Ti3C2Tx MXene導電性，抑制其電偶腐蝕效應。

Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128310，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310.

（6）原位制備Ti3C2Tx MXene@MgAl-LDH 復合物，同時實現(xiàn)提升Ti3C2Tx MXene與環(huán)氧樹脂界面相容性及Ti3C2Tx MXene自修復功能。

Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050.

（7）氨基化Ti3C2Tx MXene負載BTA修飾的ZIF-8實現(xiàn)Ti3C2Tx MXene智能自修復。

Journal of Colloid and Interface Science 602 (2021) 131–145，

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.06.004.

（8）在直流電場下實現(xiàn)Ti3C2Tx MXene納米片在樹脂中的定向排列。Composites Part B 231 (2022) 109581，

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109581.