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  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、交通等領域。但現有的水性環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納米片在環氧樹脂中存在著團聚的傾向，不利于發揮復合涂層的防腐耐磨性能，且與環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氧樹脂中，制備了復合環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異質結材料在環氧樹脂中具有良好的分散穩定性，Ti₃C₂T_x/MgAl-LDH環氧復合涂層具有優異的防腐耐磨性能。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等國際權威期刊發表SCI文章60余篇，授權國家發明專利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