功能防护涂层是保障海洋工程装备与高端结构稳定服役的关键材料,然而,苛刻海洋环境下防护涂层不可避免地受到冲击、磨损及腐蚀等多因素耦合作用,导致微损伤的产生与累积。传统自修复涂层虽可在一定程度上恢复结构完整性,但存在损伤不可感知、修复过程无法监测、修复效率难以量化评估等关键瓶颈问题,严重制约其在复杂服役环境中的工程应用。
近日,山东科技大学刘成宝联合南京理工大学傅佳骏教授团队提出了一种动态键同步激活策略,构筑了兼具损伤可视化预警与修复状态实时反馈能力的新型智能防护涂层体系。该涂层模拟人体真皮层“损伤-出血-重构-消散”动态演化过程,采用氨基功能化罗丹明作为微动脉类似物、聚脲框架作为胶原等效基质、MXene作为成纤维细胞模拟物,利用视觉信号实时监测与评估涂层损伤修复行为。在通过分子尺度结构设计,实现了氢键网络重构与罗丹明内酰胺开环反应的协同激活。建立了微损伤萌生扩展-动态键重构过程与可视化信号间的同步响应关系,实现了损伤演化全过程动态监测。在此基础上,进一步构建了基于空间色度参数的多模态损伤关联模型,实现了磨损程度、修复效率与光学响应参数之间的定量耦合关系。近红外光照下,涂层表现出快速自修复(60秒)与同步荧光衰减特性,并具备卓越的循环可靠性(>15次循环)。突破了传统依赖离线测试手段评估修复性能的局限,为复杂环境下涂层服役状态的原位评估提供了新方法,为发展面向海洋极端环境的高可靠防护材料提供了新的理论基础与技术路径。
2026年4月13日,相关成果以“Dermis-Inspired Multimodal and Reversible Damaging-Healing Monitoring Coating via Dynamic Bonding Synchronous Activation Strategy”为题发表于《Advanced Functional Materials》上。南京理工大学博士研究生焦德志为第一作者,山东科技大学刘成宝、南京理工大学傅佳骏教授为通讯作者。
图1. 基于动态键同步激活策略的防护涂层可逆损伤-修复监测机制示意图
图2. 功能防护涂层损伤响应行为
图3. 动态键同步激活实现损伤自修复
图4. 功能防护涂层磨损损伤与修复过程的定量识别
原文链接:
https://doi.org/10.1002/adfm.75334
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