智能防腐涂层

防腐技术、尤其是对于钢铁材料的防腐研究从18世纪起得到迅速的发展。在钢铁工业中,常见的方法就是镀锌。这样在接触到腐蚀物质时,锌会首先被腐蚀从而保护了钢铁。但是,在生产过程中,往往会在切口处形成初始的腐蚀点。德国杜塞尔多夫的马克思普朗克钢铁研究所发展了一种在镀锌层中加入填充有抗腐蚀物质的微胶囊的方法来解决这一问题。

镀锌钢板在刚刚被切割之后,锌就开始被腐蚀并溶解。这种智能的防腐系统是这样起作用的:在切割过程中,胶囊会从锌中释放出来,其中的防腐物质会沿着切口附着到钢铁材料的表面,从而抑制了在这些位置腐蚀的发生。

“这是个智能的保护系统,一旦有腐蚀发生,它可以在特定的时间和位置自动释放出防腐的物质。而一旦这些点的腐蚀停止了,胶囊的释放也自动终止。”界面化学和表面过程研究部的部长Rohwerder博士解释说,“这就像我们的皮肤,如果受伤它会自动地愈合。”

这种只能涂层的制备需要3个步骤:首先是在氧化硅的微胶囊中注入腐蚀抑制剂;然后将胶囊密封防止抑制剂的泄露;最后将这些胶囊引入锌镀层中。其中最后一个步骤是最为困难的。因为初始的亲水的胶囊无法溶入锌中,只能被吸附在表面。

但是,一位来自孟加拉国的博士研究生Tabrisur Rahman Khan解决了这一问题。他将这些颗粒用亲锌的官能团进行修饰,例如巯基,使之可以溶解在锌中。

但是,为了实现有效的防护,必须在镀层中引入一定数量的微胶囊。这正是目前研究的重点。另外,这种智能防腐涂层的思路也可以推广到高分子涂层。两个马克思普朗克研究所和两个夫琅和费研究所正在合作,利用他们在纳米复合涂层、锌涂层等方面的优势来提高防腐镀层的技术。“这是个非常大的挑战,但是我们已经获得的结果是非常鼓舞人心的”。Rohwerder说。

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