自預警涂層又稱自報警涂層,是指當涂層發生損傷后能夠以某種信號及時傳遞出來的智能防護涂層。自預警涂層可以對初期腐蝕、損傷位點進行自我預警與指示,便于工作人員采取一定方式對腐蝕進行干預,從而大幅提升涂層的維護效率和服役年限,進而避免因涂層失效、金屬腐蝕造成的事故。
根據新思界產業研究中心發布的《
2025-2029年中國自預警涂層行業市場供需現狀及發展趨勢預測報告》顯示,自預警涂層具有對腐蝕自預警與指示功能,在腐蝕防護中具有極高應用價值,可廣泛應用在航空航天、文物保護、油氣管道、鐵路設施、海上平臺、工程機械、軍工武器裝備等領域。
金屬材料在先進裝備制造業中發揮著重要作用,但金屬材料在高溫、高鹽、高濕、強輻射等服役環境作用下易發生腐蝕,嚴重威脅著設備的使用安全。我國每年因腐蝕造成的經濟損失達數萬億元,由此來看,自預警涂層研發與應用重要的意義。
自預警涂層是智能涂層重要發展方向之一,近年來備受科研界關注。我國自預警涂層相關研究機構包括北京化工大學、北京石油化工學院、中國海洋大學、中國科學院寧波材料技術與工程研究所等。
在中國水利水電科學研究院發布的《2023年度開放研究基金申請指南》中,重點支持內容包括研發實現自預警功能的涂層材料、預警效果影響因素及自預警涂層材料的制備工藝等。隨著研究內容深入、研究體系完善,自預警涂層發展速度隨之加快。
自預警涂層通常由涂層基質、熒光分子組成,利用熒光分子對腐蝕、機械損傷等刺激的響應來實現自預警功能。自預警涂層常見熒光分子有香豆素、熒光鎵、苯基熒光酮、8-羥基喹啉等,涂層基質包括環氧樹脂、氟樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂等。
自預警涂層可以通過將熒光分子直接嵌入到涂層基質中、將熒光分子包封在微納米容器中再添加到涂層基質中兩種制備方法,常見微納米容器包括介孔二氧化硅、埃洛石納米管、分子篩、類雙層氫氧化物等。根據熒光分子與基質結合方式不同,自預警涂層分為摻雜型、鍵合型兩種。
新思界
行業分析人士表示,腐蝕是航天航空、能源、機械裝備、海工裝備等領域常見問題,為保障以上裝備的安全性、可靠性,腐蝕防護至關重要,自預警涂層對腐蝕、機械損傷具有自預警功能,未來應用潛力極大。目前自預警涂層研究正不斷深入、研究體系也不斷完善,未來將逐步實現大規模產業化應用。