智能涂料：原理·技術(shù)·防腐蝕應(yīng)用

第1章腐蝕控制涂層的電化學(xué)觀點/001
1.1簡介/001
1.2腐蝕/001
1.2.1腐蝕熱力學(xué)/001
1.2.2動力學(xué)/002
1.3涂層/004
1.3.1屏蔽涂層/004
1.3.2防腐蝕涂層/006
1.3.3陰極保護涂層/006
1.3.4涂層體系/008
1.4結(jié)論/009
參考文獻/009

第2章腐蝕的重要性及使用智能防腐蝕涂層的必要性/010
2.1簡介/010
2.2低溫智能涂層/011
2.3自愈合涂層的封裝/012
2.4陰極保護/017
2.4.1犧牲陽極/017
2.4.2ICCP系統(tǒng)/017
2.5高溫智能涂層/018
2.6熱腐蝕/019
2.6.1熱腐蝕類型/020
2.6.2熱腐蝕機理/020
2.6.3高溫合金熱腐蝕/021
2.6.4DMS-4的氧化特征/023
2.7表面涂層技術(shù)/024
2.7.1擴散涂層/024
2.7.2包覆涂層/024
2.7.3表面工程技術(shù)/025
2.8主要微量元素的影響/027
2.9智能涂層的概念/027
2.9.1準(zhǔn)備和選擇合適的表面工程技術(shù)/028
2.9.2智能涂層評估技術(shù)/029
2.9.3已開發(fā)的智能涂層的性能/030
2.10結(jié)論和展望/032
參考文獻/032

第3章抑制金屬/合金腐蝕的智能無機和有機預(yù)處理涂層/035
3.1簡介/035
3.1.1腐蝕的定義/035
3.1.2金屬腐蝕/預(yù)防的成本/036
3.1.3國民經(jīng)濟的腐蝕成本/037
3.2設(shè)計防腐蝕智能涂層/037
3.3預(yù)處理涂層/038
3.3.1選擇合適的金屬合金/038
3.3.2表面改性/038
3.4無機非金屬預(yù)處理涂層/039
3.4.1鉻酸鹽轉(zhuǎn)化涂層/039
3.4.2磷酸鹽轉(zhuǎn)化涂層/040
3.4.3鑭基轉(zhuǎn)化涂層/040
3.4.4混雜型轉(zhuǎn)化涂層/041
3.5有機預(yù)處理涂層/042
3.5.1混合溶膠-凝膠涂層/042
3.5.2導(dǎo)電聚合物涂層/043
3.5.3自組裝預(yù)處理涂層/044
3.5.4聚電解質(zhì)多層膜/045
3.5.5負(fù)載緩蝕劑的納米容器控釋涂層/046
3.5.6生物膜作為預(yù)處理涂層/046
3.6結(jié)論/046
致謝/046
參考文獻/046

第4章源于金屬有機前驅(qū)體的低溫涂料：一種經(jīng)濟環(huán)保的優(yōu)良方法/057
4.1簡介/057
4.2化學(xué)氣相沉積：MOCVD新技術(shù)/058
4.2.1激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積/059
4.2.2紫外誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積/060
4.2.3等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）/060
4.2.4電子束化學(xué)氣相沉積/061
4.2.5流化床化學(xué)氣相沉積/061
4.2.6原子層沉積（ALD）/061
4.2.7聚焦離子輔助化學(xué)氣相沉積（IACVD）/062
4.3有機金屬前驅(qū)體：經(jīng)濟性的大面積合成/063
4.3.1有機金屬前驅(qū)體：氧化物陶瓷/063
4.3.2有機金屬前驅(qū)體：非氧化物陶瓷/067
4.4液體輸送體系：溶劑的作用/074
4.5有機金屬前驅(qū)體化學(xué)/074
4.6成核和生長機制/075
4.7涂層破壞機制/075
4.8結(jié)論和展望/077
參考文獻/078

第5章鋼表面鈰摻雜硅烷雜化自愈涂料的合成與表征/083
5.1簡介/083
5.2實驗過程/084
5.2.1樣品制備/084
5.2.2分析方法/085
5.3結(jié)果與討論/085
5.3.1鈰離子和雙酚A對304L不銹鋼基體上SHC顯微組織和防腐蝕性能的影響/085
5.3.2用于304L不銹鋼且經(jīng)硝酸鈰和氧化鈰納米粒子改性的SHC涂層自愈性的電化學(xué)評估/093
5.3.3鈰濃度對HDG基體上鈰摻雜SHC涂層的微觀結(jié)構(gòu)和防腐蝕性能的影響/099
5.3.4鈰鹽活化納米粒子填充硅烷涂層對HDG基體緩蝕作用的評估/106
5.4結(jié)論和展望/115
致謝/116
參考文獻/116

第6章雜化富鋅涂層：納米緩蝕劑和導(dǎo)電粒子摻雜的影響/118
6.1簡介/118
6.2實驗過程/120
6.2.1材料和制備方法/120
6.2.2研究方法/121
6.3結(jié)果/124
6.3.1納米粒子的研究/124
6.3.2涂層和鋼基材的研究/130
6.4討論/146
6.5結(jié)論/148
致謝/148
參考文獻/148

第7章新型發(fā)光搪瓷涂層/154
7.1簡介/154
7.2搪瓷最重要的性能/155
7.3發(fā)光特性/156
7.4發(fā)光瓷釉涂層/156
7.5實驗材料和過程/157
7.6結(jié)果和討論/159
7.6.1涂層的形貌特征/159
7.6.2涂層的防護性能/160
7.6.3發(fā)光性能的趨勢/168
7.7結(jié)論/173
參考文獻/173

第8章破損觸發(fā)的微納米容器自修復(fù)防腐蝕涂料/175
8.1簡介/175
8.1.1成為全球經(jīng)濟問題的腐蝕現(xiàn)狀/175
8.1.2防止腐蝕的方法/175
8.2保護性有機涂層的微米容器和納米容器制備方法：自愈合涂層vs自防護涂層/177
8.3容器類型及其制備方法/179
8.3.1LDHs型納米容器或微米容器/179
8.3.2陶瓷芯和聚電解質(zhì)/聚合物殼的容器/180
8.3.3含有陶瓷芯和毛孔末端刺激響應(yīng)塞的容器/183
8.3.4直接乳液法或反相乳液法容器/185
8.3.5基于界面物理現(xiàn)象的容器/186
8.3.6乳液液滴中的界面或本體化學(xué)反應(yīng)制備的容器/191
8.4容器中活性劑的釋放/195
8.5容器在新型保護涂料基質(zhì)中的分布/197
8.6摻有容器的有機自保護涂層的防護性能/198
8.7結(jié)論/200
參考文獻/200

第9章現(xiàn)代涂料中試生產(chǎn)的重要方面/206
9.1簡介/206
9.2定義/206
9.3分散過程/207
9.4涂料的一般工藝/208
9.5中試/209
9.5.1逐步放大/209
9.5.2中試布局——主要問題/210
9.5.3生產(chǎn)裝置及其配套裝置/210
9.5.4水性和溶劑型聚合物基料的中試生產(chǎn)類型/211
9.6涂料工業(yè)主要設(shè)備/213
9.6.1攪拌器/213
9.6.2研磨機/215
9.6.3過濾器/217
9.7涂料的檢查要點/217
9.8涂料工業(yè)的一般安全注意事項/217
9.9用于涂料的丙烯酸膠乳中試和擴大生產(chǎn)的典型實例/218
9.9.1裝料的一般過程/219
9.9.2中試車間設(shè)置/219
9.10結(jié)論/220
參考文獻/220

第10章用于金屬防護的智能綠色轉(zhuǎn)化涂層的溶膠-凝膠法/221
10.1簡介/221
10.2智能化學(xué)的發(fā)展/222
10.3表征方法/224
10.3.1光譜分析/224
10.3.2熱分析/228
10.3.3納米壓痕分析/229
10.3.4表面形態(tài)/231
10.4涂層評估/232
10.4.1實驗室試驗/232
10.4.2戶外試驗/240
10.5結(jié)論/248
致謝/248
參考文獻/248

第11章超疏水導(dǎo)電聚合物防腐蝕涂層/251
11.1簡介/251
11.2腐蝕防護/251
11.2.1轉(zhuǎn)化涂層/251
11.2.2有機涂層/252
11.3導(dǎo)電聚合物防腐蝕涂層/252
11.3.1涂覆工藝/252
11.3.2腐蝕防護機理/253
11.3.3導(dǎo)電聚合物實例/254
11.4超疏水防腐蝕涂層/256
11.4.1理論背景/256
11.4.2制備方法/257
11.5超疏水導(dǎo)電聚合物防腐蝕涂層/259
11.6結(jié)論/260
致謝/260
參考文獻/260

第12章聚合物-緩蝕劑摻雜涂層的智能防護/264
12.1簡介/264
12.2鋼筋混凝土中的應(yīng)用/266
12.3電紡絲智能涂層/269
12.4溶膠-凝膠涂層的腐蝕控制/272
12.5結(jié)論/276
致謝/276
參考文獻/276

第13章熱致變色二氧化釩智能涂層的性能及應(yīng)用/281
13.1VO2的簡介和性質(zhì)/281
13.1.1VO2的合成方法/282
13.1.2VO2相變開關(guān)時間/283
13.1.3原子氧輻照對VO2性質(zhì)的影響/284
13.1.4摻雜對VO2相變的影響/284
13.2應(yīng)用/286
13.2.1全光開關(guān)/287
13.2.2電開關(guān)/287
13.2.3VO2基雜化超材料器件/288
13.2.4VO2等離子體器件/289
13.2.5VO2基射頻微波開關(guān)/293
13.2.6智能窗口/293
13.3結(jié)論/294
參考文獻/294

第14章單組分自修復(fù)防腐蝕涂層：設(shè)計方案與實例/300
14.1簡介/300
14.2單組分自修復(fù)防腐蝕涂層的設(shè)計方案/301
14.2.1傳統(tǒng)自修復(fù)材料的制備/301
14.2.2單組分自修復(fù)防腐蝕涂層的設(shè)計/305
14.3單組分自修復(fù)防腐蝕涂層舉例/306
14.3.1二異氰酸酯基單組分自修復(fù)防腐蝕涂層/306
14.3.2有機硅烷基單組分自修復(fù)防腐蝕涂層/314
14.4結(jié)束語和觀點/320
參考文獻/321

第15章基于錫酸鹽的鎂合金智能自修復(fù)涂層/325
15.1簡介/325
15.2鎂合金類型/325
15.3鎂腐蝕的常見形式/326
15.3.1全面腐蝕/326
15.3.2點蝕/326
15.3.3縫隙（沉積物）腐蝕/327
15.3.4絲狀腐蝕/328
15.3.5電偶腐蝕/328
15.3.6應(yīng)力腐蝕開裂/328
15.3.7晶間腐蝕/329
15.3.8腐蝕疲勞/329
15.4錫酸鹽轉(zhuǎn)化涂層減緩鎂腐蝕/329
15.4.1錫酸鹽轉(zhuǎn)化涂層的合成與測試/329
15.4.2錫酸鹽涂層的性能/330
15.4.3錫酸鹽涂層的自修復(fù)功能/332
15.5結(jié)論和展望/333
致謝/333
參考文獻/333

第16章電活性聚合物防腐蝕涂層/335
16.1簡介/335
16.2腐蝕/335
16.3防腐蝕措施/336
16.3.1緩蝕劑/336
16.3.2陰極保護/336
16.3.3陽極保護/336
16.3.4涂層/336
16.4聚合物涂層/338
16.4.1EAP基涂層/338
16.4.2EAP基納米復(fù)合涂層/341
16.5結(jié)論/351
參考文獻/351

第17章用作生物醫(yī)學(xué)植入體的Ti及Ti合金防腐蝕涂層/354
17.1簡介/354
17.2表面改性方法/355
17.3溶膠-凝膠法/355
17.3.1浸涂/355
17.3.2旋涂/356
17.4激光氧化/357
17.5陽極氧化/357
17.6等離子體電解氧化/357
17.7電解沉積法/357
17.8復(fù)合法/358
17.9保護膜/358
17.9.1氧化物涂層/358
17.9.2羥基磷灰石涂層/359
17.9.3復(fù)合涂層/359
17.9.4雜化涂層/360
17.9.5陶瓷涂層/360
17.10腐蝕研究/360
17.11結(jié)論/362
參考文獻/362

第18章腐蝕監(jiān)測光學(xué)傳感器/366
18.1簡介/366
18.2光纖傳感器的工作原理/367
18.2.1光纖布拉格光柵/367
18.2.2干涉型光纖傳感器/367
18.2.3分布式傳感器/368
18.2.4光強調(diào)制器/368
18.2.5表面等離子體共振傳感器/369
18.3腐蝕檢測/369
18.3.1腐蝕直接測量/370
18.3.2利用金屬犧牲層直接進行腐蝕測量/372
18.3.3腐蝕產(chǎn)物和前驅(qū)體的測定/375
18.3.4腐蝕控制的相對濕度監(jiān)測/379
18.3.5腐蝕控制的pH光纖傳感器/380
18.4結(jié)論和未來趨勢/384
致謝/384
參考文獻/384

第19章用于重大文化工程的高性能防腐蝕涂層的表征/391
19.1簡介/391
19.1.1物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護涂層/391
19.1.2智能定義：化學(xué)智能和物理智能/392
19.1.3文化遺產(chǎn)保護常用涂層/392
19.1.4文物保護涂層的耐候性研究/392
19.1.5開發(fā)物質(zhì)文化遺產(chǎn)用智能涂層的方法/394
19.1.6涂層系統(tǒng)的預(yù)期挑戰(zhàn)/395
19.1.7電化學(xué)阻抗譜表征保護膜的阻隔性能/395
19.2實驗細(xì)節(jié)/396
19.2.1涂層基體實驗細(xì)節(jié)/396
19.2.2涂覆板老化研究實驗細(xì)節(jié)/396
19.2.3基體表征實驗細(xì)節(jié)/396
19.3化學(xué)智能涂層的測試和表征/396
19.3.1戶外金屬化學(xué)智能涂層的耐候性研究/396
19.3.2EIS對耐候涂層基材的表征/397
19.3.3耐候涂層基體的FTIR表征/397
19.4物理智能涂層的表征/399
19.4.1在水性納米復(fù)合材料涂層中使用合成納米黏土/399
19.4.2改性納米黏土以提高與涂層的相容性/400
19.4.3納米黏土改性實驗/401
19.4.4FTIR表征改性皂石/401
19.4.5X射線表征改性皂石/401
19.4.6SAXS 數(shù)據(jù)擬合/403
19.4.7AFM表征改性皂石/404
19.4.8改性皂石涂層/405
19.5物理智能涂層性能測試/405
19.5.1EIS研究水性PVDF-黏土納米復(fù)合材料的屏障性能：退火的影響 /405
19.5.2電解質(zhì)溶脹膜中水的電容和體積分?jǐn)?shù)計算/406
19.5.3智能涂層性能評價/407
19.6結(jié)論與未來方向/407
致謝/408
參考文獻/408

第20章振動光譜技術(shù)腐蝕監(jiān)測/410
20.1簡介/410
20.2原理/410
20.2.1拉曼光譜/410
20.2.2紅外（IR）光譜/411
20.3方法和儀器設(shè)備/412
20.3.1拉曼光譜/412
20.3.2紅外光譜/413
20.4原位拉曼光譜在腐蝕科學(xué)中的應(yīng)用/414
20.4.1溶液腐蝕/414
20.4.2大氣腐蝕/415
20.4.3緩蝕劑/416
20.4.4涂層/417
20.5原位FTIR在腐蝕科學(xué)中的應(yīng)用/420
20.5.1溶液腐蝕/420
20.5.2大氣腐蝕/420
20.5.3緩蝕劑/421
20.5.4涂層/421
20.6結(jié)論/422
致謝/422
參考文獻/422