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  隨著吸波涂層的廣泛運(yùn)用，其不僅需要具備高效的電磁波吸波能力，同時(shí)還要擁有良好的服役行為和耐候性。目前，單一功能的隱身涂層難以應(yīng)用于復(fù)雜多變的實(shí)際環(huán)境中，特別是在高溫高鹽濕環(huán)境下，傳統(tǒng)的吸波體會因?yàn)楦g等行為大大縮減其使用壽命。因此，亟需研究出一類兼具高效吸波性能和腐蝕防護(hù)性能的隱身防腐一體化材料，解決常規(guī)吸波材料耐候性差、性能不穩(wěn)定等問題。

  西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟凡彬“電磁功能材料”研究小組近年來致力于新型電磁功能材料的設(shè)計(jì)和性能研究，包括多殼層石墨烯基氣凝膠微球結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與吸波性能研究（Nano Research, 2018, 11, 2847; Nano Research, 2019, 12, 1423; Nano Research, 2020, 13, 477; Chemical Engineering Journal, 2020, 391, 123512；Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131746）、多尺度手性吸波材料設(shè)計(jì)和電磁特性研究（Nano Research, 2018, 11, 3329；ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 15711）、吸波防腐一體化功能材料研究（Advanced Science, 2021, 8, 2002658；Composites Science and Technology, 2021, 204, 108630）、界面調(diào)制增強(qiáng)電磁波損耗新機(jī)制（ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 16744；ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 12424；ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 17100），為新型吸波材料的設(shè)計(jì)、制備提供了新思路。

  在此研究基礎(chǔ)上，近期，孟凡彬研究小組提出利用軟模板自組裝策略制備了螺旋結(jié)構(gòu)可調(diào)的超螺旋手性聚吡咯材料，發(fā)現(xiàn)其兼具高效電磁波吸收性能和優(yōu)異防腐性能。首先研究發(fā)現(xiàn)，除傳統(tǒng)聚合條件（反應(yīng)溫度、時(shí)間等）外，通過改變聚合過程中攪拌速度大小能夠帶來渦旋和切向剪切力的改變，從而進(jìn)一步調(diào)控聚吡咯纖維的超螺旋結(jié)構(gòu)。這一超螺旋聚吡咯纖維能夠在電磁場作用下產(chǎn)生獨(dú)特的電磁交叉極化能力并產(chǎn)生額外的磁損耗，最終實(shí)現(xiàn)電阻損耗、介電損耗與磁損耗的三位一體有效結(jié)合，從而帶來寬頻高效的電磁波吸收能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)聚吡咯超螺旋纖維能夠與腐蝕介質(zhì)產(chǎn)生絡(luò)合作用，形成鈍化層從而抑制腐蝕進(jìn)程，所得的吸波防腐涂層浸入3.5％氯化鈉溶液中21天后，仍具有顯著的腐蝕防護(hù)能力且吸波性能無明顯下降。此工作詳盡闡述了超螺旋聚吡咯的電磁波吸收和腐蝕防護(hù)性能，實(shí)現(xiàn)吸波涂層的隱身防腐一體化設(shè)計(jì)。

圖1 超螺旋聚吡咯纖維微觀形貌表征及聚合機(jī)理示意圖

圖2 超螺旋聚吡咯纖維結(jié)構(gòu)性能表征

圖3 超螺旋聚吡咯纖維的吸波性能

圖4 超螺旋聚吡咯吸波劑阻抗匹配、衰減常數(shù)及吸波機(jī)理示意圖

圖5 超螺旋聚吡咯纖維涂層的電化學(xué)性能測試

圖6 超螺旋聚吡咯基隱身防腐涂層腐蝕防護(hù)機(jī)理示意圖

  本工作以“Two birds with one stone: Superhelical chiral polypyrrole towards high-performance electromagnetic wave absorption and corrosion protection” 為題發(fā)表于Chemical Engineering Journal（2021, 10.1016/j.cej.2021.131582）。共同第一作者為西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2018級碩士研究生任和松和2019級碩士研究生李天，通訊作者為西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孟凡彬副教授。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（No.51903213和No. 5217130190）、四川省科技支撐計(jì)劃（No. 2020YFH0053）、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金—深圳虛擬大學(xué)園專項(xiàng)資金項(xiàng)目（No. 2021Szvup124）等項(xiàng)目的資助與支持。

  論文信息：Hesong Ren1, Tian Li1, Huagao Wang, Zihao Guo, Tanlin Chen, Fanbin Meng*, Two birds with one stone: Superhelical chiral polypyrrole towards high-performance electromagnetic wave absorption and corrosion protection. Chemical Engineering Journal, 2021, 10.1016/j.cej.2021. 131582.

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721031636