（本网讯）防腐涂层作为一种聚合物基复合材料，在海洋、能源、建筑、交通、航空航天及军用装备等多个领域应用广泛。在所有的防腐措施中，有机涂层的使用最为广泛。然而，在服役、运输过程中，涂层不可避免地会受到各种外界条件侵害，从而产生破损、开裂。如果没有及时、有效的修复，这些缺陷会使涂层对金属基体的防护作用及涂层的附着力显著降低。 目前，破损涂层主要通过人为修补或更换，工艺繁琐、造价昂贵。利用智能材料，使涂层具备防腐作用及自行修复破损的能力，有利于延长涂层使用寿命，具有巨大的经济价值和发展空间，是近年来国内外腐蚀防护领域最重要的研究方向之一。

  自修复防腐涂层在遭到外力破坏或环境损伤后，可自行恢复或在一定条件下恢复其原有的防腐作用，是一种新兴的智能防护材料。现有涂层常以包埋成膜物质或缓蚀剂的自主修复或借助外界条件刺激的非自主修复这两种方式中的一种对防腐能力进行修复。

一、自主型自修复涂层：

  实现防腐涂层自主修复的一种思路是在涂层内以微胶囊等为载体包覆一定的成膜物质。当涂层破裂时，胶囊随之破裂，释放的成膜物质在涂层破损处发生交联反应，恢复涂层的物理屏蔽性能。另外一类常见的自主修复型防腐涂层以缓蚀剂为修复剂。涂层破损处析出的缓蚀剂吸附在暴露的金属基体表面，通过物理或化学作用抑制腐蚀电化学反应的继续进行。

  1.成膜物质型：对于含有成膜物质的自修复涂层，在受到外力等因素影响而产生微裂纹时，贮存在涂层内的成膜物质可在涂层缺陷处释放并形成具有一定强度且连续的薄膜，从而修补涂层缺陷，阻止腐蚀介质的入侵。然而成膜物质难以长期稳定的贮存于涂层内部，通过微胶囊技术对成膜物质进行包覆可以提高其稳定性，使其免受外界环境影响，从而延长涂层的使用寿命。

  2.缓蚀剂型：以缓蚀剂为修复剂，涂层破损处析出的缓蚀剂吸附在金属表面，通过物理或化学作用抑制腐蚀电化学反应的继续进行。

二、非自主型自修复涂层：

  非自主型修复依靠温度、光等外界刺激，触发一系列化学、物理反应，对材料进行修复，其触发条件以温度刺激最为常见。其中最典型的非自主型自修复涂层是利用Diels-Alder (DA) 或硫醇-二硫化物可逆反应的温敏型自修复涂层。这种涂层的修复机制是当升高到一定温度时，涂层内共价键发生可逆分解，使分子链段自由流动到缺陷处，并重新形成交联，完成对缺陷的修复。

  1.温度刺激响应机制：交联线性高分子的热可逆反应，尤其是DA反应，已用于实现聚合物材料的自修复机制。这种温度响应机制的主要优势是理论上可以无限次的反复实现修复过程，并且无需添加其它物理或化学修复剂。利用热可逆DA反应来达到材料自修复性能是一种新颖的修复方法，具有修复条件简单、修复效率高的特点。但基于DA反应的聚合物基自修复材料的种类较少，多数材料的性能还不能够满足实际要求，且其反应条件相对苛刻，多数需要在100℃以上的高温下加热数小时来达到修复效果；另外其热可逆性既是此类材料的优点，在某些场合也是它的缺点。

  2.光刺激响应机制：光响应的自修复机制具有几个主要优点，例如其自修复可以是瞬时的、远程的。与热响应自修复不同，光刺激响应还能精准应用于损伤的具体位置。这一点对自修复涂层的应用是非常有利的，因为它可以减少自修复过程中的副反应和对涂层完好区域的热损伤。并且对于户外环境中使用的涂层来说，以阳光作为触发自修复效果的刺激条件非常方便。

  3.形状记忆涂层：近年来，形状记忆材料作为一种新的概念逐渐被人们关注并开始被应用于自修复涂层中。利用形状记忆材料，涂层可在外界条件刺激下使缺陷处的局部形变恢复，完成对缺陷的闭合修复。其中最常见的是通过温度刺激，将材料加热到高于其热转变温度，触发其形状记忆效应，使材料回复到其形变前的状态。与以微胶囊为主的自主型自修复涂层相比，形状记忆型自修复涂层的最大优点在于：形状记忆效应有助于涂层表面裂口快速闭合，从而大大减少对成膜物质、缓蚀剂等修复剂的消耗，使涂层具备修复较大裂口的能力。

  现有的大多数自修复涂层都是基于单一的修复机制实现对涂层缺陷的修复。对于自主型修复机制，其主要局限性在于当成膜物质和缓蚀剂耗尽时，涂层难以对金属基材提供长效的防护。非自主型修复机制能够依靠涂层自身物理或化学性质，在常见的外界刺激下，修复涂层的缺陷与屏蔽作用。新兴的形状记忆涂层， 具有修复较大缺陷的能力，同时结合缓蚀剂等自主型修复机制，可以实现涂层破损处的双重修复，为金属基材提供更为长久稳定的防护。

  目前自修复防腐涂层还需要在以下几个方面进行更为深入具体的研究：例如探究不同修复机制下损伤尺寸、几何形状与修复效率之间的关系。在已报道的研究中，大多数涂层的自修复能力仅限于其腐蚀防护或物理屏蔽性能，而下一代自修复涂层需要更加智能地响应外界环境，不仅要修复涂层的防腐性能和屏蔽性能，还可对涂层机械强度、附着性能以及表面性质进行功能性的多重修复。

  综上所述，今后自修复涂层的发展方向将是结合涂层的多重修复机制，通过多方面互补提升涂层的长效防护能力，并简化涂层的制备工艺，将之更好地应用于实际生产中。

                                                                      （摘自：中国腐蚀与防护网）