综述：用于防腐涂层的多酚多功能平台：从增强附着力到实现智能保护

《Coordination Chemistry Reviews》：Polyphenolic multifunctional platform for anticorrosion coatings: from adhesion reinforcement to smart protection

多酚基抗腐蚀涂层的研究进展：综述了多酚分子通过界面粘合剂、刺激响应微纳米容器、动态可逆交联网络和损伤指示器的设计策略，重点探讨其增强粘附性、自修复（外在与内在）和损伤监测的智能保护机制，分析不同类型涂层的优势与局限性，并展望未来挑战与机遇。

　　

严雷高|周成亮|姜平|罗晓虎|刘亚丽|李兴功

中南林业科技大学材料与能源学院，中国长沙410004

摘要

多酚作为多功能涂层和表面工程的通用平台，展现了显著的潜力。近年来，多酚的多功能性粘附性、刺激响应性、光热性能以及可逆动态化学性质推动了相关研究的发展，这些特性使得防腐涂层具备了多种界面和内部功能，包括增强的粘附性、外在和内在的自修复能力以及损伤监测功能。在这篇综述中，我们重点介绍了基于多酚的防腐涂层的最新进展。系统讨论了基于多酚的界面粘合剂、刺激响应性微/纳米容器、动态可逆交联网络以及损伤指示剂的设计与构建策略，以及它们在防腐涂层中的应用。此外，还强调了不同类型基于多酚的自修复和损伤监测涂层的保护机制、优势与局限性，为优化其保护时效性和长期有效性提供了见解。最后，还探讨了基于多酚的防腐涂层领域当前面临的挑战和未来的发展机遇。我们相信这项工作将促进开发出具有环境适应性、智能保护功能及长期可靠性的多酚衍生保护材料，以满足各种工业应用的需求。

引言

金属腐蚀是工程设备、现代基础设施、电子元件和医疗设备中普遍存在的破坏性过程，对工程安全和人类生命构成重大威胁，同时也会造成严重的环境污染和经济损失[[1], [2], [3]]。为了延缓和防止腐蚀，人们开发了一系列防腐措施，包括合金改性、腐蚀抑制剂和防腐涂层[4,5]。其中，防腐涂层因其易于应用、高保护效果以及与其他保护技术的兼容性而成为最广泛应用的防腐策略之一。一般来说，涂层材料可以通过防止金属与腐蚀性介质（如溶解氧、水、离子和微生物）直接接触来提供物理屏障[6,7]。近年来，由于聚合物、陶瓷和有机-无机杂化涂层具有优异的物理屏障性能和物理化学稳定性，因此被开发用于多种防腐应用。与弹性体和薄膜不同，除了关注涂层本身的性能（如致密性和不渗透性）外，还必须重视涂层与金属之间的界面，因为粘附性能（尤其是湿粘附性能）对涂层的保护效果和耐久性有显著影响[8,9]。随着对深海、太空等极端环境的探索不断深入，具有智能保护功能的涂层（如主动腐蚀抑制、基体自修复和损伤自报告功能）已成为重要的研究方向，因为这些功能有助于保持设备和结构的长期稳定性[[10], [11], [12], [13]]。

对金属配位超分子网络的深入理解促进了基于自组装配位介导材料的防腐涂层的研究。例如，金属有机框架（MOFs）因其高度可调的结构和形态、丰富的活性位点、灵活的化学组成以及条件稳定性，被广泛用作多功能纳米填料和微/纳米级基底支撑材料，用于制备具有优异物理屏障效果、主动腐蚀抑制和非润湿表面的涂层[14,15]。研究表明，针对分子级功能单元的精确设计和构建策略对于开发智能防腐涂层至关重要。同样，含有儿茶酚或没食子酚基团的多酚分子也是多功能涂层和表面工程的通用高效平台。值得注意的是，多酚分子不仅能与金属基团有效配位，还能形成其他非共价相互作用和共价键，如氢键、金属-π相互作用、迈克尔加成和席夫碱反应。因此，一系列多酚（如单宁酸（TA）、没食子酸（GA）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、多巴胺和多巴胺（PDA）已被用作将儿茶酚、没食子酚及其衍生物引入涂层系统的分子构建块[16,17]。这些多酚基团有助于实现动态交联[[18], [19], [20]]、多功能粘附[[21], [22], [23]]以及刺激响应性[[24,25]]，从而创造出具有广泛保护功能的涂层。这些优点不仅包括对维持涂层-金属界面稳定性至关重要的牢固粘附性，还包括多种智能保护特性，如外在和内在的自修复能力以及损伤监测能力。

迄今为止，已有几篇综述总结了多酚基材料在食品工业[26]、药物输送[27]、组织工程[28]、抗菌和伤口愈合[29,30]等先进应用中的设计和构建策略的研究进展。然而，据我们所知，关于以多酚为功能构建块的防腐涂层的设计原理、制备策略和保护机制的系统性综述仍较为缺乏。本文系统总结了基于多酚的防腐涂层的最新进展，包括多酚介导的坚固涂层-金属界面、刺激响应性微/纳米容器、动态可逆交联网络以及颜色/温度传感指示剂的设计与制备策略（图1），并讨论了它们在外在和内在自修复涂层、损伤监测中的应用，以及增强粘附性和智能防腐机制。最后，还指出了基于多酚的防腐涂层面临的挑战和未来发展方向。我们相信这篇综述将为设计开发具有环境适应性、智能保护和长期耐久性的涂层提供全面的指导。

部分摘录

具有增强粘附力的基于多酚的防腐涂层

粘附力是涂层系统中的关键界面力，确保涂层牢固地附着在基底上。粘附力不足可能导致涂层过早失效，尤其是在暴露于腐蚀性环境或外部冲击时发生阴极剥离。为了确保涂层在金属基底上的良好粘附，建立包含物理和化学相互作用的强界面键合至关重要。多酚分子表现出

基于多酚的智能防腐涂层

尽管结构优化和化学成分改进的防腐涂层具有更好的防腐性能，但在涂层形成和使用过程中，溶剂蒸发和外部冲击常常会导致微孔和微裂纹的产生。如果这些微孔和微裂纹未能及时修复，腐蚀性介质会通过这些微观缺陷渗透到涂层内部，最终导致局部腐蚀和涂层过早失效。及时修复涂层结构

总结与未来展望

总之，多酚已成为防腐涂层应用的理想平台。迄今为止，人们已经付出了大量努力来精确设计和构建基于多酚的功能单元，以赋予涂层坚固的涂层-金属界面、主动腐蚀抑制能力、可逆的键合驱动自修复能力和损伤感知能力。基于多酚的涂层的保护机制和结构-性能关系已经得到了深入研究

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢长沙市自然科学基金（kq2502209）、国家自然科学基金（编号22468043）、广东省基础与应用基础研究基金（自然科学）（编号2025A1515010222）、广东省高等教育机构东北广东新型功能材料重点实验室（编号2024KSYS021）的财政支持。