Ti3C2Tx MXene纳米片具有优异的物理和化学性质，特别是大比表面积和优异的力学性能使之在腐蚀防护和摩擦学领域有着广泛的应用。前期工作（Progress in Organic Coatings 135 ( 2019) 156-167；Carbon 157 (2020) 217-233）表明，将Ti3C2Tx MXene作为二维填料加入环氧树脂涂层中能显著改善其防腐耐磨性能。但要使Ti3C2Tx杂化环氧涂层在恶劣的环境中充分发挥防腐和耐磨优势，避免涂层快速失效并且延长使用寿命，满足现代及未来重大装备用防腐耐磨环氧涂层综合防护性能的要求，保证重大装备关键部件全寿命服役周期内的高可靠性、可用性、可维修性和安全性，还存在一些系列的挑战。目前，我们主要从以下几个方面提升Ti3C2Tx基聚合物涂层的防护性能：

（1）增强Ti3C2Tx纳米片在聚合物基体的分散稳定性及兼容性。（Journal of Materials Science & Technology 54 (2020) 144-159；Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050）

（2）抑制/利用Ti3C2Tx纳米片的高导电性。

（Corrosion Science 174 (2020) 108813；Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128310）

（3）Ti3C2Tx纳米片在树脂基体中的定向排列。

（Composites Part B 231 (2022) 109581）

（4）Ti3C2Tx MXene的智能化。

（Journal of Colloid and Interface Science 602 (2021) 131-145；Advances in Colloid and Interface Science 309 (2022) 102790.）

近日，西南交通大学材料服役行为与安全评价研究团队朱旻昊、樊小强等使用聚多巴胺修饰Ti3C2Tx制备了Ti3C2Tx@PDA复合物，然后将其加入水性环氧富锌涂层用于增强其长效防护性能。所制备的Ti3C2Tx@PDA-水性环氧树脂浆料在静置160天后，Ti3C2Tx@PDA仍能保持良好的分散稳定性；分子动力学模拟结果表明，Ti3C2Tx经聚多巴胺修饰后其与环氧树脂分子之间的相互作用增强，进而增强了Ti3C2Tx纳米片在环氧树脂中的稳定性及兼容性。实验结果表明，Ti3C2Tx@PDA能提升水性环氧富锌涂层的耐蚀性能，其防护机制可归因于Ti3C2Tx@PDA同时具备电连接及物理阻隔效应。该文章近日以题为“Polydopamine-modified Ti3C2Tx to enhance anticorrosion of waterborne zinc-rich epoxy coating”发表在知名期刊Carbon上。论文的第一作者为西南交通大学博士生蔡猛，通讯作者为樊小强教授。

图1. Ti3C2Tx@PDA的制备流程。

图2. Ti3C2Tx@PDA在环氧树脂中分散性及分子动力学验证。

图3. (a1-a3)ZRE、(b1-b3)ZRE-Ti3C2Tx、(c1-c3)ZRE-Ti3C2Tx@PDA复合涂层EIS。

图4. EIS数据拟合。

图5. ZRE及ZRE-Ti3C2Tx@PDA复合涂层防腐机理对比。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118467

通讯作者简介：

樊小强，工学博士，教授，四川省杰青、特聘专家、省专家服务团专家。荣获温诗铸枫叶奖、广西科技进步一等奖、全国铁路青年科技创新奖、中国科学院院长优秀奖、第七届IFAM优秀青年科学家奖等荣誉，入选斯坦福全球前2%科学家榜单。主要从事磨蚀耦合失效机制和防护技术方面的研究，以第一或通讯作者已在国际权威期刊发表SCI一区论文80余篇（他引2600余次），授权国家发明专利20件，获国家自然科学基金（青年、面上、联合基金）等资助。兼任中国机械工程学会表面工程分会青年工作委员会委员；中国机械工程学会材料分会委员会委员；中国腐蚀与防护学会铁道设施专业委员会委员；四川省腐蚀与防护学会理事会常务理事等。

课题组网站：

https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm

工作回顾：

（1）首次将Ti3C2Tx MXene纳米片引入环氧树脂中，证明其具有优异的防腐性能。

Progress in Organic Coatings 135 (2019) 156-167，

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.06.013.

（2）利用Ti3C2Tx MXene、石墨烯、二硫化钼协同增强效应，构建Ti3C2Tx/graphene、Ti3C2Tx/MoS2复合物实现环氧树脂长效磨蚀防护。

Carbon 157 (2020) 217-233，

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.10.034；

Journal of Materials Science & Technology 116 (2022) 151–160，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.11.026.

（3）构筑Ti3C2Tx MXene基有机涂层/无机涂层多梯度结构，避免Ti3C2Tx MXene电偶腐蚀效应，实现防腐耐磨一体化。

Corrosion Science 174 (2020) 108813，

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108813.

（4）氨基官能化Ti3C2Tx MXene改善其与水性环氧树脂界面相容性。

Journal of Materials Science & Technology 54 (2020) 144–159，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.05.002；

Tribology International 163 (2021) 107196，

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107196.

（5）利用PANI调控Ti3C2Tx MXene导电性，抑制其电偶腐蚀效应。

Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128310，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310.

（6）原位制备Ti3C2Tx MXene@MgAl-LDH 复合物，同时实现提升Ti3C2Tx MXene与环氧树脂界面相容性及Ti3C2Tx MXene自修复功能。

Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050.

（7）氨基化Ti3C2Tx MXene负载BTA修饰的ZIF-8实现Ti3C2Tx MXene智能自修复。

Journal of Colloid and Interface Science 602 (2021) 131–145，

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.06.004.

（8）在直流电场下实现Ti3C2Tx MXene纳米片在树脂中的定向排列。Composites Part B 231 (2022) 109581，

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109581.