技术前沿丨含 MXene 纳米复合材料的智能水性环氧涂层实现自修复与先进防腐蚀功能

中国一研究团队研发出一种基于 MXene 纳米复合材料的水性环氧涂层，该涂层具备多级自修复功能，通过结合屏障机制与自修复机制，实现了卓越的耐腐蚀性和力学性能。

MXene 基二维纳米材料在功能涂层领域极具应用潜力，但其易发生自聚集的特性，限制了其在聚合物基体中的分散稳定性。曹俊杰（Junjie Cao）带领的研究团队通过三步构建策略攻克了这一难题，成功制备出具有优异防腐蚀性能的智能水性环氧涂层。

研究人员首先通过纳米乳液组装法制备出介孔聚多 巴胺（mPDA）微球，再通过界面自组装将其负载到 Ti₃C₂T_x MXene 纳米片上，随后将钼酸钠（Na₂MoO₄）嵌入 mPDA 的介孔中，形成了层级结构的 MXene@mPDA@Mo（MPMo）纳米复合材料。

基于螯合与钝化作用的多级自修复机制

研究人员将 MPMo 纳米杂化物分散到水性环氧树脂（WEC）基体中。电化学阻抗谱测试显示，该涂层在 3.5% 氯化钠溶液中浸泡 60 天后，其腐蚀电阻（Rc）仍达到 7.26×10⁸ Ω▪cm²，较纯环氧树脂涂层提升了三个数量级。

通过对划痕涂层的电化学阻抗谱测试、700 小时盐雾测试以及扫描电子显微镜 - 能谱分析（SEM-EDS）和 X 射线光电子能谱分析（XPS），证实了该涂层的自修复能力。力学性能方面，该涂层的附着力强度达到 6.59 MPa，拉伸强度达到 36.46 MPa，性能优于传统环氧涂层。紫外老化测试和热循环测试进一步验证了其耐用性。

该方法通过 MXene 结构的屏障作用、聚多 巴胺的金属螯合作用以及钼酸盐的阳极钝化作用的协同结合，为下一代自修复水性防腐蚀涂层的研发提供了极具前景的方向。

来源：曹俊杰（J. Cao）等。基于基于mPDA/Ti₃C₂T_x 复合材料的水性环氧智能防腐蚀涂层构建 —— 协同屏障效应与自修复机制. 《有机涂层进展》（Prog. Org. Coat.）, 207 卷，109427 页（2025 年）.