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碳纤维增强复合涂层的界面强化设计及抗冲刷腐蚀机制

碳纤维、界面强化、化学改性、机械啮合、抗冲蚀、复合涂层

随着人类对于海洋的探索和开发不断深入，海洋工程装备的重要性日益凸显。然而复杂苛刻的海洋腐蚀环境对于金属材料的服役寿命和安全可靠性提出了更高要求，尤其是浪花飞溅区或含沙水流的冲刷腐蚀环境会对金属材料造成严重破坏。因此，对金属材料采取有效防护措施，才能提高材料的使用效率，提升海工装备的服役性能和寿命。环氧树脂涂层因其防护范围广、性价比高等优势，成为目前广泛使用的防护手段。然而环氧涂层的本征缺陷以及力学性能不佳使其在浪花飞溅区或含沙水流冲刷环境下难以提供长效防护。碳纤维具有出色的机械性能和耐蚀耐磨性，可以作为填料提高涂层的力学性能和防护性能。但碳纤维表面存在化学惰性，导致其与涂层基体的界面结合性能差，这限制了复合涂层的性能发挥。本报告从碳纤维增强复合材料的表界面强化改性出发，分别通过化学接枝聚多巴胺（PDA）、壳聚糖和超支化聚合物大分子以及原位生长铈-咪唑金属-有机骨架结构、聚苯胺、碳纳米微球等方式对碳纤维表面进行强界面改性，研究了在模拟浪溅区和含沙水流冲刷腐蚀环境下碳纤维增强环氧复合涂层的防护性能，并从微观尺度分析探讨了改性碳纤维的抗冲刷腐蚀防护机制。