自预警涂层又称自报警涂层,是指当涂层发生损伤后能够以某种信号及时传递出来的智能防护涂层。自预警涂层可以对初期腐蚀、损伤位点进行自我预警与指示,便于工作人员采取一定方式对腐蚀进行干预,从而大幅提升涂层的维护效率和服役年限,进而避免因涂层失效、金属腐蚀造成的事故。
根据新思界产业研究中心发布的《
2025-2029年中国自预警涂层行业市场供需现状及发展趋势预测报告》显示,自预警涂层具有对腐蚀自预警与指示功能,在腐蚀防护中具有极高应用价值,可广泛应用在航空航天、文物保护、油气管道、铁路设施、海上平台、工程机械、军工武器装备等领域。
金属材料在先进装备制造业中发挥着重要作用,但金属材料在高温、高盐、高湿、强辐射等服役环境作用下易发生腐蚀,严重威胁着设备的使用安全。我国每年因腐蚀造成的经济损失达数万亿元,由此来看,自预警涂层研发与应用重要的意义。
自预警涂层是智能涂层重要发展方向之一,近年来备受科研界关注。我国自预警涂层相关研究机构包括北京化工大学、北京石油化工学院、中国海洋大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等。
在中国水利水电科学研究院发布的《2023年度开放研究基金申请指南》中,重点支持内容包括研发实现自预警功能的涂层材料、预警效果影响因素及自预警涂层材料的制备工艺等。随着研究内容深入、研究体系完善,自预警涂层发展速度随之加快。
自预警涂层通常由涂层基质、荧光分子组成,利用荧光分子对腐蚀、机械损伤等刺激的响应来实现自预警功能。自预警涂层常见荧光分子有香豆素、荧光镓、苯基荧光酮、8-羟基喹啉等,涂层基质包括环氧树脂、氟树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等。
自预警涂层可以通过将荧光分子直接嵌入到涂层基质中、将荧光分子包封在微纳米容器中再添加到涂层基质中两种制备方法,常见微纳米容器包括介孔二氧化硅、埃洛石纳米管、分子筛、类双层氢氧化物等。根据荧光分子与基质结合方式不同,自预警涂层分为掺杂型、键合型两种。
新思界
行业分析人士表示,腐蚀是航天航空、能源、机械装备、海工装备等领域常见问题,为保障以上装备的安全性、可靠性,腐蚀防护至关重要,自预警涂层对腐蚀、机械损伤具有自预警功能,未来应用潜力极大。目前自预警涂层研究正不断深入、研究体系也不断完善,未来将逐步实现大规模产业化应用。