聚合物涂层是金属表面常用防腐涂层，而涂层固化形成的微孔缺陷，为腐蚀介质离子提供扩散通道，制约着其长效性能。二维纳米材料由于优异阻隔性能，能够作为填充材料提高涂层的耐蚀性能。目前研究表明，高取向二维材料分布能够最大化其阻隔性能。然而，复合涂层中二维材料取向调控及表征可视化，仍存在挑战，制约着高性能防腐涂层设计。
上海电力大学曹怀杰近年来围绕高性能防腐涂层方面开展研究。基于团队在MXene复合涂层（Compos. Part B 2022, 228, 109427; Surf. Coat. Technol. 2023, 463, 129551; Diam. Relat. Mater. 2021, 118, 108504）、碳基涂层（Surf. Coat. Technol. 2022, 449, 128952; Surf. Coat. Technol. 2022, 445, 128709）及超疏水防护涂层（Prog. Org. Coat. 2023, 177, 107446; Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2022, 652, 129893; J. Colloid Interface Sci. 2021, 598, 483-491）方面的研究基础，近期在《Progress in Organic Coatings》期刊发表“Orientation control and characterization strategies towards developing 2D materials-based composite coatings for corrosion protection on metals: Progresses and challenges”综述论文。
在该综述中，作者首先简要介绍了二维材料薄膜的耐蚀性以及二维纳米片在复合涂层中的取向分布对防腐性能的影响。其次，总结了复合涂层中二维纳米片取向调控策略，包括外加磁场、旋涂、自组装及电沉积，详细讨论了这些方法的优缺点，从而为未来高取向二维材料复合涂层设计提供指导。随后对二维材料在复合涂层的取向分布表征方法进行了总结，包括SEM、TEM、共聚焦荧光显微镜、偏振拉曼法、小角和广角X射线散射（SAXS/WAXS）、XRD等，对各种方法的基本原理及优缺点进行了讨论。此外，结合近几年相关研究，着重总结了二维材料取向分布对复合涂层防腐性能影响的研究进展和机理。最后，展望了二维材料复合防腐涂层在结构设计和表征方面的挑战，并讨论了未来的发展。论文第一作者是上海电力大学环境与化学工程学院2022级硕士生王天歌，通讯作者曹怀杰。
图1 二维材料复合防腐涂层取向的调控表征方法及对防腐性能影响
文献：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107715
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