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  水性環(huán)氧樹脂涂層因其力學性能好、化學穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等特點而被廣泛應用于電子、工業(yè)、交通等領域。但現(xiàn)有的水性環(huán)氧樹脂涂層存在著空間結構孔隙率高、腐蝕介質擴展阻力差、摩擦學性能不佳等缺點，嚴重阻礙了其在實際工程中的進一步應用。前期工作（Progress in Organic Coatings 2019,135,156-167; Carbon 2020,157,217-233; Chemical Engineering Journal,2021,410,128310）表明，將Ti₃C₂T_x MXene作為二維填料加入水性環(huán)氧樹脂涂層中能顯著改善其防腐耐磨性能。但Ti₃C₂T_x MXene納米片在環(huán)氧樹脂中存在著團聚的傾向，不利于發(fā)揮復合涂層的防腐耐磨性能，且與環(huán)氧樹脂的相容性有待進一步提高。此外，具有高導電性的Ti₃C₂T_x MXene在與金屬基體發(fā)生直接接觸或者電接觸時能與金屬基體構成腐蝕微電池，反而加速金屬基體的局部電化學腐蝕。因此，如何抑制Ti₃C₂T_x MXene納米片層的團聚、提高其與環(huán)氧樹脂的相容性、利用其獨特的二維結構特性，對提升Ti₃C₂T_x MXene/環(huán)氧體系的防腐耐磨性能起著至關重要的作用。

  近日，西南交通大學材料服役行為團隊通過原位組裝的方法成功制備了Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH異質結材料，并成功引入到水性環(huán)氧樹脂中，制備了復合環(huán)氧涂料并將其應用于低碳鋼表面的腐蝕、磨損防護。理論計算表明，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH異質結具有穩(wěn)定的界面相互作用。實驗結果表明，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH異質結材料在環(huán)氧樹脂中具有良好的分散穩(wěn)定性，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH環(huán)氧復合涂層具有優(yōu)異的防腐耐磨性能。該文章近日以題為“In situ assemble Ti₃C₂T_x MXene@MgAl-LDH heterostructure towards anticorrosion and antiwear application”發(fā)表在知名期刊Chemical Engineering Journal上。論文的第一作者為西南交通大學博士生蔡猛，通訊作者為樊小強研究員。

圖1. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH異質結復合環(huán)氧涂層的防腐蝕和抗磨損機理圖

圖2. Ti₃C₂T_x MXene及Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH異質結納米片形貌。

圖3. Ti₃C₂(O)₂/MgAl-LDH異質結的二次差分電荷及能帶圖。

圖4. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH復合涂層的EIS表征。

圖5. Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH復合涂層的摩擦學表征。

  特別感謝國家自然科學基金委、四川省科技廳的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050

通訊作者簡介：

  樊小強，四川省特聘專家、四川省專家服務團專家、西南交通大學雛鷹學者。主要從事潤滑與防腐材料及材料使役行為等方面的研究，以第一或通訊作者已在Chemical Engineer Journal、ACS Applied Materials and Interfaces、Nanoscale、Carbon、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Corrosion Science、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等國際權威期刊發(fā)表SCI文章60余篇，授權國家發(fā)明專利9件，主持國家自然科學基金（面上、青年）、四川省科技廳重點項目等10項。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施專業(yè)委員會第一屆委員會委員；四川省腐蝕與防護學會理事會理事等。

  課題組網站：https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm