纳米填料工程实现"三位一体"增强：长效防腐涂层的被动屏蔽、主动捕获与自修复协同机制

针对海洋环境中金属设备长期防腐需求，研究人员创新性地设计出PDA-Hal-LDH-MBT多功能复合填料，通过耦合被动屏蔽（物理屏障）、主动捕获（Cl-吸附）和pH响应自修复（MBT释放）三重机制，使环氧涂层在100天浸泡后仍保持高两个数量级的阻抗值，为苛刻海洋环境下的长效防护提供了新技术方案。

　　

海洋环境中的金属腐蚀是困扰工程领域的重大难题，每年造成数千亿元的经济损失。传统环氧树脂涂层虽具有物理屏障作用，但固化过程产生的气泡和孔隙会成为腐蚀介质渗透的"快速通道"，更致命的是这些"受伤"的涂层缺乏自我修复能力。更棘手的是，当前主流使用的层状双氢氧化物(LDH)填料存在三大瓶颈：易团聚难分散、腐蚀抑制剂负载量低、环境响应迟钝——就像"笨拙的卫兵"既打不开武器库又察觉不到敌人入侵。

为破解这些难题，研究人员通过精妙的纳米填料工程设计，创造性地将埃洛石纳米管(Hal)的管状结构、LDH的离子交换能力和聚多巴胺(PDA)的pH响应特性有机结合，构建出"三位一体"的PDA-Hal-LDH-MBT智能防护系统。这项发表在《Applied Physiology Nutrition and Metabolism》的研究，犹如为防腐涂层装上了"智能防御系统"：物理屏障如同盔甲，离子捕获好似主动拦截导弹，而pH触发的自修复机制则像自动愈合的皮肤。

研究团队主要采用三步关键工艺：首先通过高温煅烧活化Hal表面羟基，为LDH生长提供锚定位点；接着在Hal表面原位生长NiFe LDH纳米片，形成"纳米刷"结构；最后用PDA包覆并负载MBT抑制剂。通过SEM、XRD和电化学测试等手段系统评估材料性能。

【Preparation of PDA-Hal-LDH-MBT】部分显示，600℃煅烧后的Hal保持完整管状结构（外径≈80nm），LDH纳米片垂直生长形成"刺猬状"结构，比表面积达217.6m²/g，MBT负载量比传统LDH提高3倍。PDA包覆后材料在pH=2和pH=12时呈现显著不同的zeta电位，证实pH响应特性。

【Conclusions】部分指出，该涂层在3.5wt% NaCl溶液中浸泡100天后，|Z|_0.01Hz仍保持10⁸Ω·cm²以上，比纯环氧涂层高两个数量级。这种卓越性能源于三重协同机制：1）Hal-LDH的物理屏障延长腐蚀介质扩散路径；2）PDA的pH响应"智能门控"控制MBT释放；3）LDH通过离子交换持续捕获Cl^-（吸附量达0.34mmol/cm²）。

这项研究开创性地提出"被动-主动-自修复"协同防护新范式，其技术突破主要体现在：1）解决LDH分散难题——Hal载体使填料在环氧树脂中均匀分散；2）突破负载量限制——Hal管腔和LDH层间双重负载使MBT含量达12.7wt%；3）实现环境响应——PDA的pH敏感性使MBT仅在腐蚀发生时定向释放。该工作为海洋工程装备、海上风电等领域的长期防腐提供了革命性解决方案，特别是其"损伤预警-主动防御-自动修复"的智能防护理念，对开发新一代功能涂层具有重要指导意义。