超疏水纳米杂化聚硅氧烷智能涂层的制备及失效机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51701113
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Coating is commonly used to provide the corrosion protection for steels in marine environment. However, the coating can be susceptible to form the bubble, pinhole and filiform corrosion during the paint process and the long-term use, causing the localized corrosion of metal and the failure of coating. Effective surface techniques have been developed aiming to reduce the failure of coating, among which smart coating (self-healing coating) is effective techniques. In this project, the superhydrophobic polysiloxane film was prepared on the surface of representative marine engineering steel (Q235 steel) by anodic oxidation, self-assembly and nano hybrid technology. The smart coating was further prepared based on the obtained superhydrophobic polysiloxane film. In order to investigate the relationship between the microstructure and the adhesion, corrosion resistance of coating, the smart coatings were characterized by SEM, AFM and XPS, while the corrosion barrier and inhibition mechanism of these films were mainly studied with the usual electrochemical techniques. Moreover, the failure process of smart coating / carbon steel system was identified by multi-factor coupling accelerated test and micro-zone electrochemical scanning. This work is conducive to research how to increase the coating adhesion, explore how to release the corrosion inhibitor, and clarify the failure mechanism of the smart coating in multi environmental factors. Furthermore, this research will establish the foundation to reveal the relationship between microstructure and corrosion resistance of the coating, and provide the new ideas for the development of smart coatings.
涂层是海洋环境中钢结构的有效防护手段之一,但在涂装及长期使用过程中容易发生鼓泡、针孔、丝状腐蚀等现象,引发金属的局部腐蚀,导致涂层失效。涂层自身的修复能力是解决该问题的关键所在。本项目拟通过阳极氧化、自组装及纳米杂化等技术在代表性海洋工程用钢(Q235碳钢)表面制备超疏水聚硅氧烷薄膜,在此基础上选择性制备智能涂层。通过SEM、AFM、XPS等手段分析涂层微观结构及元素组成,采用电化学方法评价涂层在海洋环境中的防腐蚀性能,探讨微观结构对智能涂层附着力及防腐蚀性能影响规律。运用多因素耦合等效加速试验技术和微区电化学扫描表征智能涂层/碳钢体系的腐蚀失效过程。这些工作的开展对于研究提高涂层附着力的作用机制,探索缓蚀剂在仿生结构中的封装与释放原理,澄清多环境因素耦合下智能涂层失效机理等方面有重要意义,为进一步研究微观结构与涂层防腐性能的内在关系奠定基础,并为新型智能涂层的开发提供思路。

结项摘要

涂层是海洋环境中钢结构的有效防护手段之一。涂层自身的修复能力是解决涂层失效问题的关键所在。本项目完成在碳钢表面制备超疏水聚硅氧烷薄膜,在此基础上选择性制备智能涂层。主要研究成果如下:(1)当乙二胺浓度为3.00 mol/L,水热温度为140 ℃,水热反应时间为6 h时,制备的薄膜与水滴的接触角为152°,即为超疏水薄膜。该薄膜的缓蚀效率可达98.8 %,且具有较低的粘附性能和较好的自清洁性能。(2)智能涂层释放的聚天冬氨酸形成具有较高阻隔性的薄膜,有效地提高了涂层的耐蚀性,并以1 wt.%纤维素+4 wt.% 聚天冬氨酸的涂层样品自修复性能最好。(3)所制备的超疏水-自修复复合型涂层由厚度为20 μm的环氧树脂涂层,30 μm的木质纤维素与聚天冬氨酸的修复层,和15μm的超疏水环氧树脂层组成。该复合型涂层的接触角为158°,达到超疏水,且随着环氧树脂含量的降低,涂层的硬度逐渐下降。(4)碳钢表面自组装硅烷膜中Fe-O-Si和Si-O-Si等基团与金属表面结合紧密,覆盖了基体,在碳钢持续盐雾腐蚀初期起到一定防护作用,随着时间的延长,防护作用逐渐下降。以上结果对金属表面制备超疏水薄膜以及新型智能涂层的开发提供了重要的参考价值与理论依据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantum chemical studies on the inhibitive effect of silane derivatives
硅烷衍生物抑制作用的量子化学研究
  • DOI:
    10.1016/j.porgcoat.2018.10.029
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Progress in Organic Coatings
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Fan Hongqiang;Ding Mengmeng;Cheng Yufeng;Li Qian;Xia Dahai
  • 通讯作者:
    Xia Dahai
Organic Photochemistry-Assisted Nanoparticle Segregation on Perovskites
钙钛矿上的有机光化学辅助纳米粒子分离
  • DOI:
    10.1016/j.xcrp.2020.100243
  • 发表时间:
    2020-11-18
  • 期刊:
    CELL REPORTS PHYSICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Chen, Zhou;Hua, Bin;Sun, Yifei
  • 通讯作者:
    Sun, Yifei
In situ growth and protectiveness mechanism of layered double hydroxide/oxide hierarchical structure on copper alloy in 3.5wt% NaCl solution
在%20原位%20生长%20和%20保护性%20机制%20of%20层状%20双%20氢氧化物/氧化物%20分层%20结构%20on%20铜%20合金%20in%203.5wt%%20NaCl%20溶液
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2020.126042
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Surface and Coatings Technology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Ying Jiang;Guoteng Zhang;Juanjuan Xing;Hongqiang Fan;Liang Wei;Qian Li;Hui Gu
  • 通讯作者:
    Hui Gu
Preparation of (3-mercaptopropyl)trimethoxylsilane film on brass and its corrosion resistance in natural seawater
黄铜上(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷薄膜的制备及其在天然海水中的耐蚀性能
  • DOI:
    10.1016/j.porgcoat.2019.105392
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    PROGRESS IN ORGANIC COATINGS
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Fan, Hong-Qiang;Shi, Dong-Dong;Li, Qian
  • 通讯作者:
    Li, Qian
Enhancing through-plane electrical conductivity by introducing Au microdots onto TiN coated metal bipolar plates of PEMFCs
通过在 PEMFC 的 TiN 涂层金属双极板上引入 Au 微粒来增强平面导电性
  • DOI:
    10.1016/j.ijhydene.2020.07.270
  • 发表时间:
    2020-10-30
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Fan, Hong-Qiang;Shi, Dong-Dong;Li, Qian
  • 通讯作者:
    Li, Qian

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其他文献

用经典计算机模拟量子计算机
  • DOI:
    10.13868/j.cnki.jcr.000236
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    密码学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    范洪强;胡滨;袁征
  • 通讯作者:
    袁征

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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