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  金屬腐蝕每年給國民經濟帶來巨大的損失，一直以來，研究者們都致力于金屬的腐蝕防護。在眾多腐蝕防護方法中，水性環氧樹脂涂層因其力學性能好、化學穩定性好、環境友好等特點而被廣泛應用于電子、工業、交通工程等領域。但現有的水性環氧樹脂涂層在制備過程中會不可避免地引入空間孔隙，造成其空間結構孔隙率高、腐蝕介質擴展阻力差，進而減弱其對腐蝕介質的阻隔作用，造成涂層失效、金屬表面發生腐蝕。二維材料的崛起為提升水性環氧樹脂涂層的防腐性能提供了一個新的思路。Ti₃C₂T_x MXene作為一種新興的二維材料因其具有優異的金屬導電性和良好的親水性而被廣泛關注，前期工作（Progress in Organic Coatings 2019, 135, 156-167；Carbon 2020, 157, 217-233）表明，將Ti₃C₂T_x MXene作為二維填料加入水性環氧樹脂涂層中能顯著改善其防腐性能。但是，考慮到Ti₃C₂T_x MXene的高導電性，其與金屬基體發生直接接觸或者電接觸時能與金屬基體構成腐蝕微電池，反而促進金屬基體的局部電化學腐蝕。因此，如何降低Ti₃C₂T_x MXene的高導電性并利用其獨特的二維結構特性，對改善Ti₃C₂T_x MXene/環氧體系的防腐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研究團隊樊小強副教授等人通過在Ti₃C₂T_x MXene分散液中原位氧化聚合苯胺單體得到摻雜態的Ti₃C₂T_x/PANI（TPCs），然后進行去摻雜最終得到具有電導率可控且具有三維形貌的Ti₃C₂T_x/PANI復合物（TPCs）。最后利用得到的TPCs在低碳鋼表面層層組裝構筑了EP-TPCs-EP多層防腐體系。實驗結果表明，通過控制苯胺單體的加入量可以控制復合物TPCs的電導率及三維形貌，構筑的EP-TPCs12-EP多層防腐體系具有優異的防腐蝕性能。該文章近日以題為“Ti₃C₂T_x/PANI composites with tunable conductivity towards anticorrosion application”發表在知名期刊Chemical Engineering Journal上。論文的第一作者為西南交通大學博士生蔡猛，通訊作者為樊小強副教授。

圖1. Ti₃C₂T_x MXene的化學刻蝕過程及Ti₃C₂T_x/PANI復合物（TPCs）的制備流程。

圖2. 刻蝕得到的Ti₃C₂T_x MXene形貌和TPCs12形貌。

圖3. TPCs12的FTIR、XRD和TG圖譜。

圖4. 構筑的EP-EP及EP-TPCs-EP多層防腐體系的EIS表征。

  特別感謝國家自然科學基金、四川省科技廳省院省校重點項目和山東省腐蝕科學重點實驗室開放基金的支持。

  原文連接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310

通訊作者簡介：

  樊小強，工學博士，副教授，四川省特聘專家、四川省專家服務團專家。主要從事潤滑與防腐材料及材料使役行為等方面的研究，以第一作者和通訊作者已在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等國際權威期刊發表SCI文章50余篇，授權國家發明專利6件，主持國家自然科學基金、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