自修復(fù)防腐涂層是指在遭受環(huán)境或外力損傷破壞后，可以自行修復(fù)從而仍具備良好防腐性能的一種新型智能材料。自修復(fù)涂層的設(shè)計(jì)方法主要是通過基于實(shí)驗(yàn)的樹脂鏈段設(shè)計(jì)、填料設(shè)計(jì)和制備工藝調(diào)控，獲得具有良好修復(fù)性能的防腐材料。近年來，計(jì)算材料學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，其利用熱力學(xué)計(jì)算和動(dòng)力學(xué)模擬來預(yù)測(cè)并設(shè)計(jì)新材料的結(jié)構(gòu)和性能，是連接材料學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)的橋梁。自修復(fù)防腐涂層的理論計(jì)算研究有利于理解微觀層面的自修復(fù)行為，指導(dǎo)自修復(fù)防腐涂層的制備與性能優(yōu)化，并大幅度降低成本。北京科技大學(xué)張達(dá)威教授團(tuán)隊(duì)綜述了計(jì)算材料學(xué)在自修復(fù)防腐涂層領(lǐng)域的研究進(jìn)展，介紹了目前基于外援型和本征型兩種自修復(fù)防腐涂層體系研究的多種計(jì)算方法，主要包括分子動(dòng)力學(xué)、密度泛函理論計(jì)算、蒙特卡羅模擬和有限元分析等。這些計(jì)算方法可以從微觀和宏觀角度對(duì)防腐涂層體系進(jìn)行直觀的機(jī)理解釋和性能預(yù)測(cè)。動(dòng)態(tài)鍵所進(jìn)行的交換反應(yīng)及自愈過程、微膠囊的破裂及愈合劑的釋放過程、緩蝕劑在基底的吸附方式和吸附強(qiáng)度等都能在自修復(fù)防腐涂層的理論研究中得以體現(xiàn)。分析了這些計(jì)算模擬方法在自修復(fù)涂層方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與不足，為自修復(fù)防腐涂層的開發(fā)與應(yīng)用提供了理論支持。未來將進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算模擬、實(shí)驗(yàn)研究、人工智能、大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的深度融合，建立涂層自修復(fù)性能數(shù)據(jù)庫，更高效地進(jìn)行材料篩選和設(shè)計(jì)，從而在自修復(fù)涂層的研究和應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)突破。

關(guān)鍵詞：計(jì)算材料學(xué)；自修復(fù)；防腐涂層；微膠囊；緩蝕劑；分子動(dòng)力學(xué)；密度泛函理論；有限元分析

陳偉婷, 王金科, 郭鑫, 等. 計(jì)算材料學(xué)在自修復(fù)涂層領(lǐng)域的研究進(jìn)展[J]. 表面技術(shù), 2024, 53(22): 1-15.

CHEN Weiting, WANG Jinke, GUO Xin, et al. Research Progress of Computational Materials Science for the Self-healing Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(22): 1-15.