DOI: 10.1021/acsami.1c16052

通过形成自组装保护层和修复涂层被动屏障，协同自愈防腐行为在处理金属腐蚀方面显示出巨大的潜力。在此，研究者通过简便的静电纺丝复合涂层技术开发了一种纳米纤维防腐涂层，其具有自愈和主动缓蚀的协同保护作用。将聚己内酯（PCL）纳米纤维与负载2-甲基苯并噻唑的埃洛石纳米管（HNTs-MBT）直接沉积在金属基底表面，形成互连的纤维网络框架。封装的缓蚀剂MBT可通过pH触发的方式释放，以实现即时防腐蚀保护。此外，涂层缺损在热处理后可通过连续聚合物纤维反复修复，即使在三个损伤-愈合周期后，其防腐效率仍能有效保持。而且，修复后的涂层还表现出持久的防腐性能，这主要归功于热触发的整体愈合和主动缓蚀的协同效应。这种类型的双功能涂层可提供高效的防腐性能，在长期防腐方面具有较好的应用前景。

图1.（a）纳米纤维/环氧树脂复合涂层制备过程示意图。（b，c）缓蚀剂MBT和PCL纳米纤维的各自以及协同自愈行为。

图2.（a）纯PCL纳米纤维、（b）含有5%HNTs-MBT的PCL纳米纤维和（c）含有10%HNTs-MBT的PCL纳米纤维的SEM图像。（d）10%HNTs-MBT@PCL的透射电子显微镜图像；插图描绘了HNTs-MBT@PCL纳米纤维和HNTs-MBT纳米颗粒的结构。（e）PCL、HNTs和10%HNTs-MBT@PCL的FTIR光谱。10%HNTs-MBT@PCL的EDS元素映射：（f）绿色为铝元素，（g）黄色为硫元素。（h）HNTs和HNTs-MBT的TGA曲线。（i）在经紫外-可见光谱测定的不同pH值下，HNTs中MBT的释放曲线。

图3.（a1，a2）环氧树脂渗透之前和（b1，b2）之后PCL纳米纤维的示意图和SEM图像。（c1，c2）PCL/环氧树脂复合涂层横截面的示意图和SEM图像。（c3）PCL纳米纤维溶解之前（顶部）和之后（底部）横截面的放大SEM图像。

图4.具有0-20wt%掺杂量的划伤复合涂层在3.5wt%NaCl溶液中浸泡不同时间的奈奎斯特图和波德图：（a）0天，（b）1天，（c）2天，和（d）3天。（e）拟合等效电路模型。（f）不同样品在一种3.5wt%溶液中浸泡0、1、2和3天的Rct演变。（g）划痕样品在3.5wt%NaCl溶液中浸泡24小时后的Tafel曲线。

图5.（a）从tspin=0到tspin=30分钟的不同静电纺丝时间下纤维膜的透射率数据。（b）从tinfil=3到tinfil=30分钟直到完全固化的环氧树脂渗透时间下复合涂层的透射率数据。插图比较了在550nm处测量的充气纤维膜（绿色实线）和环氧树脂插层纤维膜（红色虚线）的透射率。（c）在碳钢基材上渗透环氧树脂基体之前和之后纳米纤维的照片。（d）环氧树脂和10%HNTs-MBT@PCL/环氧树脂的拉伸强度。插图介绍了拉开试验的方法。（e）环氧树脂和（f）10%HNTs-MBT@PCL/环氧树脂的横切试验结果。

图6.（a）浸入3.5wt%NaCl溶液24小时后，10%HNTs-MBT掺杂涂层的划痕区域的SEM和EDS图。（b）MBT的主动防腐行为示意图。涂层表面的超景深三维显微镜和SEM图像：（c，e）划伤的环氧涂层（左）和在120℃下加热20分钟的环氧涂层（右）以及（d，f）划伤的PCL/环氧树脂涂层（左）和在120℃下加热20分钟的PCL/环氧树脂涂层（右）。（g）纯环氧涂层的愈合过程示意图。（h）PCL/环氧树脂复合涂层的愈合过程示意图。

图7.环氧树脂、HNTs-MBT@环氧树脂、PCL/环氧树脂和10%HNTs-MBT@PCL/环氧树脂涂层的Rp（a）和icorr（b）的变化与浸入3.5wt%NaCl溶液3天后的愈合循环数的函数关系。（c）缓蚀剂MBT和PCL纳米纤维的协同愈合作用示意图。第一次修复的涂层在3.5wt%NaCl溶液中浸泡不同时间的波德图的演变。（d）PCL/环氧树脂涂层，（e）10%HNTs@PCL/环氧树脂涂层，和（f）10%HNTs-MBT@PCL/环氧树脂涂层。浸泡3天后，原始和划伤的PCL/环氧树脂和10%HNTs-MBT@PCL/环氧树脂的波德模量（g）和相角（h）图。（i）浸泡3天后不同样品的|Z|0.01Hz值。