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近日,中國海洋大學材料科學與工程學院陳守剛教授、王巍教授、張玥教授團隊,在材料科學領域國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》上發表了題為“Hierarchically Interface-Programmed Modified Polyurethane for Self-Healing and Weather-Resistant Protection”的研究論文。該論文系統報道了團隊在聚氨酯基防護涂層材料方面的創新研究成果,為實現材料自修復與長效耐候防護提供了新策略。
博士研究生曹琳為論文第一作者,陳守剛教授、王巍教授與張玥教授為共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、山東省重大創新工程項目以及中央高校基本科研業務費專項資金等項目的支持。 研究背景 海軍艦船、大型海洋平臺及島礁設施長期服役于高鹽霧、高濕度、強紫外輻照與干濕循環交替的嚴苛海洋環境中,面臨著摩擦磨損、疲勞老化與涂層剝離失效等多重挑戰。這些因素嚴重制約著防腐涂層的使用壽命,增加了維護成本與安全風險。因此,發展兼具優異耐磨蝕性能、持久附著力與長壽命防護能力的涂層材料,已成為降低海工設施維護頻率、保障海上戰略通道安全與國防安全的核心技術課題。 核心研究內容概述 本研究通過創新的材料設計與結構調控,成功開發出一種具有自修復能力與長效耐候防護性能的改性聚氨酯涂層,其主要創新體現在以下三個方面: 1.界面工程構建穩定增強結構 研究在聚氨酯樹脂基體中引入具有抗紫外功能的A300結構單元,合成出抗氧化改性聚氨酯(GAPU)。結合PAN/CoMnNi-LDH納米纖維,構筑了“纖維增強相+柔韌基體”協同交叉網絡,顯著提升涂層結構穩定性與力學性能,有效抑制界面裂紋擴展。 2.光熱驅動實現快速高效自修復合 通過原位多金屬離子協同沉積與刻蝕工藝,在PAN纖維表面均勻負載層狀雙氫氧化物(LDH)納米片,構建出PAN/CoMnNi-LDH納米纖維。該結構具備寬譜光吸收與高熱轉換效率,在模擬日照條件下(1 sun),僅需5分鐘即可實現劃痕修復,拉伸強度恢復率高達98.3%。 3.耐老化性能與長效防護驗證 涂層體系提供了高效熱傳導路徑,耐紫外老化能力顯著提升。經360小時紫外加速老化測試,涂層光澤度損失僅為2.04%,斷裂伸長率保持500%以上,表現出卓越的耐候性。60天電化學測試結果顯示,其低頻阻抗值(|Z|?.??Hz)高達6.16×10? Ω·cm²,遠超常規聚氨酯涂層,證實了其長效防腐能力。 |