聚烯/Ti₃C₂MXene复合材料与人工3D仿生表面结构的天然澳门羽毛应用于防腐涂层

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 腐蚀科学 腐蚀科学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 开发先进的抗腐蚀涂层对于保护钢铁基础设施至关重要.
• 现有的涂料往往缺乏长期耐用性所需的多功能性质.
• 生物仿真方法为提高材料性能提供了新的策略.

研究的目的:

• 为抗腐蚀应用制备具有仿生结构的聚烯/MXene复合涂层 (PMC).
• 调查MXene加载和仿生结构对防腐蚀性能的影响.
• 阐明对增强的抗腐蚀性能负责的协同机制.

主要方法:

• 通过氧化聚合合成聚氨 (PANI) 的合成.
• 使用MILD方法制备2D Ti3C2 MXene纳米片.
• 在MXene的存在下,通过氧化聚合氨的氧化聚合物制造PMC.
• 纳米造技术用于创建仿生表面结构,灵感来自澳门的羽毛.
• 使用XRD,SEM,TEM,FTIR,CV和UV可见光谱学进行表征.
• 通过Tafel偏振和电化学阻抗光谱 (EIS) 来评估耐腐蚀性.

主要成果:

• 具有高达5%重量的MXene负载的PMC显著改善了腐蚀潜力 (Ecorr),降低了腐蚀电流密度 (Icorr) 和阻抗模量.
• 仿生结构的PMC涂层 (Bio-PA-MX-5) 显示了进一步增强的性能,Ecorr达到+103.6 mV,Icorr为7.22 × 10−4 μA/cm2,阻抗为96,875 kΩ.
• 协同效应包括PANI的氧化还原催化,MXene的气体屏障特性 (从11.3降低氧气透率到0.9屏障),以及生物模拟表面空气捕获 (增加水接触角度到135°).

结论:

• 在PMC涂层上的工程仿生表面与整洁涂层相比,提供了显著改进的防腐蚀保护.
• 利用PANI,MXene和仿生结构的综合方法为耐用钢的保护提供了一个总体策略.
• 开发的涂层实现了高的腐蚀潜力和阻抗值,这代表了薄膜抗腐蚀技术的重大进步.