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第1章 腐蚀控制涂层的电化学观点 1

1.1简介 1

1.2腐蚀 1

1.2.1腐蚀热力学 1

1.2.2动力学 2

1.3涂层 4

1.3.1屏蔽涂层 4

1.3.2防腐蚀涂层 6

1.3.3阴极保护涂层 6

1.3.4涂层体系 8

1.4结论 9

参考文献 9

第2章 腐蚀的重要性及使用智能防腐蚀涂层的必要性 10

2.1简介 10

2.2低温智能涂层 11

2.3自愈合涂层的封装 12

2.4阴极保护 17

2.4.1牺牲阳极 17

2.4.2 ICCP系统 17

2.5高温智能涂层 18

2.6热腐蚀 19

2.6.1热腐蚀类型 20

2.6.2热腐蚀机理 20

2.6.3高温合金热腐蚀 21

2.6.4 DMS-4的氧化特征 23

2.7表面涂层技术 24

2.7.1扩散涂层 24

2.7.2包覆涂层 24

2.7.3表面工程技术 25

2.8主要微量元素的影响 27

2.9智能涂层的概念 27

2.9.1准备和选择合适的表面工程技术 28

2.9.2智能涂层评估技术 29

2.9.3已开发的智能涂层的性能 30

2.10结论和展望 32

参考文献 32

第3章 抑制金属/合金腐蚀的智能无机和有机预处理涂层 35

3.1简介 35

3.1.1腐蚀的定义 35

3.1.2金属腐蚀/预防的成本 36

3.1.3国民经济的腐蚀成本 37

3.2设计防腐蚀智能涂层 37

3.3预处理涂层 38

3.3.1选择合适的金属合金 38

3.3.2表面改性 38

3.4无机非金属预处理涂层 39

3.4.1铬酸盐转化涂层 39

3.4.2磷酸盐转化涂层 40

3.4.3镧基转化涂层 40

3.4.4混杂型转化涂层 41

3.5有机预处理涂层 42

3.5.1混合溶胶-凝胶涂层 42

3.5.2导电聚合物涂层 43

3.5.3自组装预处理涂层 44

3.5.4聚电解质多层膜 45

3.5.5负载缓蚀剂的纳米容器控释涂层 46

3.5.6生物膜作为预处理涂层 46

3.6结论 46

致谢 46

参考文献 46

第4章 源于金属有机前驱体的低温涂料：一种经济环保的优良方法 57

4.1简介 57

4.2化学气相沉积：MOCVD新技术 58

4.2.1激光诱导化学气相沉积 59

4.2.2紫外诱导化学气相沉积 60

4.2.3等离子增强化学气相沉积（PECVD） 60

4.2.4电子束化学气相沉积 61

4.2.5流化床化学气相沉积 61

4.2.6原子层沉积（ALD） 61

4.2.7聚焦离子辅助化学气相沉积（IACVD） 62

4.3有机金属前驱体：经济性的大面积合成 63

4.3.1有机金属前驱体：氧化物陶瓷 63

4.3.2有机金属前驱体：非氧化物陶瓷 67

4.4液体输送体系：溶剂的作用 74

4.5有机金属前驱体化学 74

4.6成核和生长机制 75

4.7涂层破坏机制 75

4.8结论和展望 77

参考文献 78

第5章 钢表面铈掺杂硅烷杂化自愈涂料的合成与表征 83

5.1简介 83

5.2实验过程 84

5.2.1样品制备 84

5.2.2分析方法 85

5.3结果与讨论 85

5.3.1铈离子和双酚A对304L不锈钢基体上SHC显微组织和防腐蚀性能的影响 85

5.3.2用于304L不锈钢且经硝酸铈和氧化铈纳米粒子改性的SHC涂层自愈性的电化学评估 93

5.3.3铈浓度对HDG基体上铈掺杂SHC涂层的微观结构和防腐蚀性能的影响 99

5.3.4铈盐活化纳米粒子填充硅烷涂层对HDG基体缓蚀作用的评估 106

5.4结论和展望 115

致谢 116

参考文献 116

第6章 杂化富锌涂层：纳米缓蚀剂和导电粒子掺杂的影响 118

6.1简介 118

6.2实验过程 120

6.2.1材料和制备方法 120

6.2.2研究方法 121

6.3结果 124

6.3.1纳米粒子的研究 124

6.3.2涂层和钢基材的研究 130

6.4讨论 146

6.5结论 148

致谢 148

参考文献 148

第7章 新型发光搪瓷涂层 154

7.1简介 154

7.2搪瓷最重要的性能 155

7.3发光特性 156

7.4发光瓷釉涂层 156

7.5实验材料和过程 157

7.6结果和讨论 159

7.6.1涂层的形貌特征 159

7.6.2涂层的防护性能 160

7.6.3发光性能的趋势 168

7.7结论 173

参考文献 173

第8章 破损触发的微纳米容器自修复防腐蚀涂料 175

8.1简介 175

8.1.1成为全球经济问题的腐蚀现状 175

8.1.2防止腐蚀的方法 175

8.2保护性有机涂层的微米容器和纳米容器制备方法：自愈合涂层vs自防护涂层 177

8.3容器类型及其制备方法 179

8.3.1 LDHs型纳米容器或微米容器 179

8.3.2陶瓷芯和聚电解质/聚合物壳的容器 180

8.3.3含有陶瓷芯和毛孔末端刺激响应塞的容器 183

8.3.4直接乳液法或反相乳液法容器 185

8.3.5基于界面物理现象的容器 186

8.3.6乳液液滴中的界面或本体化学反应制备的容器 191

8.4容器中活性剂的释放 195

8.5容器在新型保护涂料基质中的分布 197

8.6掺有容器的有机自保护涂层的防护性能 198

8.7结论 200

参考文献 200

第9章 现代涂料中试生产的重要方面 206

9.1简介 206

9.2定义 206

9.3分散过程 207

9.4涂料的一般工艺 208

9.5中试 209

9.5.1逐步放大 209

9.5.2中试布局——主要问题 210

9.5.3生产装置及其配套装置 210

9.5.4水性和溶剂型聚合物基料的中试生产类型 211

9.6涂料工业主要设备 213

9.6.1搅拌器 213

9.6.2研磨机 215

9.6.3过滤器 217

9.7涂料的检查要点 217

9.8涂料工业的一般安全注意事项 217

9.9用于涂料的丙烯酸胶乳中试和扩大生产的典型实例 218

9.9.1装料的一般过程 219

9.9.2中试车间设置 219

9.10结论 220

参考文献 220

第10章 用于金属防护的智能绿色转化涂层的溶胶-凝胶法 221

10.1简介 221

10.2智能化学的发展 222

10.3表征方法 224

10.3.1光谱分析 224

10.3.2热分析 228

10.3.3纳米压痕分析 229

10.3.4表面形态 231

10.4涂层评估 232

10.4.1实验室试验 232

10.4.2户外试验 240

10.5结论 248

致谢 248

参考文献 248

第11章 超疏水导电聚合物防腐蚀涂层 251

11.1简介 251

11.2腐蚀防护 251

11.2.1转化涂层 251

11.2.2有机涂层 252

11.3导电聚合物防腐蚀涂层 252

11.3.1涂覆工艺 252

11.3.2腐蚀防护机理 253

11.3.3导电聚合物实例 254

11.4超疏水防腐蚀涂层 256

11.4.1理论背景 256

11.4.2制备方法 257

11.5超疏水导电聚合物防腐蚀涂层 259

11.6结论 260

致谢 260

参考文献 260

第12章 聚合物-缓蚀剂掺杂涂层的智能防护 264

12.1简介 264

12.2钢筋混凝土中的应用 266

12.3电纺丝智能涂层 269

12.4溶胶-凝胶涂层的腐蚀控制 272

12.5结论 276

致谢 276

参考文献 276

第13章 热致变色二氧化钒智能涂层的性能及应用 281

13.1 VO2的简介和性质 281

13.1.1 VO2的合成方法 282

13.1.2 VO2相变开关时间 283

13.1.3原子氧辐照对VO2性质的影响 284

13.1.4掺杂对VO2相变的影响 284

13.2应用 286

13.2.1全光开关 287

13.2.2电开关 287

13.2.3 VO2基杂化超材料器件 288

13.2.4 VO2等离子体器件 289

13.2.5 VO2基射频微波开关 293

13.2.6智能窗口 293

13.3结论 294

参考文献 294

第14章 单组分自修复防腐蚀涂层：设计方案与实例 300

14.1简介 300

14.2单组分自修复防腐蚀涂层的设计方案 301

14.2.1传统自修复材料的制备 301

14.2.2单组分自修复防腐蚀涂层的设计 305

14.3单组分自修复防腐蚀涂层举例 306

14.3.1二异氰酸酯基单组分自修复防腐蚀涂层 306

14.3.2有机硅烷基单组分自修复防腐蚀涂层 314

14.4结束语和观点 320

参考文献 321

第15章 基于锡酸盐的镁合金智能自修复涂层 325

15.1简介 325

15.2镁合金类型 325

15.3镁腐蚀的常见形式 326

15.3.1全面腐蚀 326

15.3.2点蚀 326

15.3.3缝隙（沉积物）腐蚀 327

15.3.4丝状腐蚀 328

15.3.5电偶腐蚀 328

15.3.6应力腐蚀开裂 328

15.3.7晶间腐蚀 329

15.3.8腐蚀疲劳 329

15.4锡酸盐转化涂层减缓镁腐蚀 329

15.4.1锡酸盐转化涂层的合成与测试 329

15.4.2锡酸盐涂层的性能 330

15.4.3锡酸盐涂层的自修复功能 332

15.5结论和展望 333

致谢 333

参考文献 333

第16章 电活性聚合物防腐蚀涂层 335

16.1简介 335

16.2腐蚀 335

16.3防腐蚀措施 336

16.3.1缓蚀剂 336

16.3.2阴极保护 336

16.3.3阳极保护 336

16.3.4涂层 336

16.4聚合物涂层 338

16.4.1 EAP基涂层 338

16.4.2 EAP基纳米复合涂层 341

16.5结论 351

参考文献 351

第17章 用作生物医学植入体的Ti及Ti合金防腐蚀涂层 354

17.1简介 354

17.2表面改性方法 355

17.3溶胶-凝胶法 355

17.3.1浸涂 355

17.3.2旋涂 356

17.4激光氧化 357

17.5阳极氧化 357

17.6等离子体电解氧化 357

17.7电解沉积法 357

17.8复合法 358

17.9保护膜 358

17.9.1氧化物涂层 358

17.9.2羟基磷灰石涂层 359

17.9.3复合涂层 359

17.9.4杂化涂层 360

17.9.5陶瓷涂层 360

17.10腐蚀研究 360

17.11结论 362

参考文献 362

第18章 腐蚀监测光学传感器 366

18.1简介 366

18.2光纤传感器的工作原理 367

18.2.1光纤布拉格光栅 367

18.2.2干涉型光纤传感器 367

18.2.3分布式传感器 368

18.2.4光强调制器 368

18.2.5表面等离子体共振传感器 369

18.3腐蚀检测 369

18.3.1腐蚀直接测量 370

18.3.2利用金属牺牲层直接进行腐蚀测量 372

18.3.3腐蚀产物和前驱体的测定 375

18.3.4腐蚀控制的相对湿度监测 379

18.3.5腐蚀控制的pH光纤传感器 380

18.4结论和未来趋势 384

致谢 384

参考文献 384

第19章 用于重大文化工程的高性能防腐蚀涂层的表征 391

19.1简介 391

19.1.1物质文化遗产保护涂层 391

19.1.2智能定义：化学智能和物理智能 392

19.1.3文化遗产保护常用涂层 392

19.1.4文物保护涂层的耐候性研究 392

19.1.5开发物质文化遗产用智能涂层的方法 394

19.1.6涂层系统的预期挑战 395

19.1.7电化学阻抗谱表征保护膜的阻隔性能 395

19.2实验细节 396

19.2.1涂层基体实验细节 396

19.2.2涂覆板老化研究实验细节 396

19.2.3基体表征实验细节 396

19.3化学智能涂层的测试和表征 396

19.3.1户外金属化学智能涂层的耐候性研究 396

19.3.2 EIS对耐候涂层基材的表征 397

19.3.3耐候涂层基体的FTIR表征 397

19.4物理智能涂层的表征 399

19.4.1在水性纳米复合材料涂层中使用合成纳米黏土 399

19.4.2改性纳米黏土以提高与涂层的相容性 400

19.4.3纳米黏土改性实验 401

19.4.4FTIR表征改性皂石 401

19.4.5 X射线表征改性皂石 401

19.4.6 SAXS数据拟合 403

19.4.7 AFM表征改性皂石 404

19.4.8改性皂石涂层 405

19.5物理智能涂层性能测试 405

19.5.1 EIS研究水性PVDF-黏土纳米复合材料的屏障性能：退火的影响 405

19.5.2电解质溶胀膜中水的电容和体积分数计算 406

19.5.3智能涂层性能评价 407

19.6结论与未来方向 407

致谢 408

参考文献 408

第20章 振动光谱技术腐蚀监测 410

20.1简介 410

20.2原理 410

20.2.1拉曼光谱 410

20.2.2红外（IR）光谱 411

20.3方法和仪器设备 412

20.3.1拉曼光谱 412

20.3.2红外光谱 413

20.4原位拉曼光谱在腐蚀科学中的应用 414

20.4.1溶液腐蚀 414

20.4.2大气腐蚀 415

20.4.3缓蚀剂 416

20.4.4涂层 417

20.5原位FTIR在腐蚀科学中的应用 420

20.5.1溶液腐蚀 420

20.5.2大气腐蚀 420

20.5.3缓蚀剂 421

20.5.4涂层 421

20.6结论 422

致谢 422

参考文献 422

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