鄧龍

北京航空材料研究院

什么是涂層？它是一種為了防護(hù)、絕緣、裝飾等目的，涂布于金屬、織物、塑料等基體上的塑料薄層，我們可以在木質(zhì)家具光滑的表面上找到它。

人們常用“塑料情”來(lái)形容一種看著親密卻虛假的感覺，然而，在涂層的“世界”里，只要有物質(zhì)，“感情”就一定真實(shí)。分子A和B素不相識(shí)，自顧自地做著自由運(yùn)動(dòng)，卻因?yàn)橐粓?chǎng)意外來(lái)到了彼此的身邊。隨著氣氛逐漸熱烈，現(xiàn)實(shí)的阻礙逐漸減少，終于，分子A和B只剩下了彼此，高分子的羈絆只要開始，就絕不停止。就這樣，他們筑起了“愛的堡壘”，堅(jiān)不可摧。

人們往往驚嘆于愛情長(zhǎng)跑的偉大，而涂層的“愛情故事”，4000年前就開始了。它曾漂洋過(guò)海，“佇足”在法老的門外，還登上過(guò)女王的梳妝臺(tái)，直到高分子物理、高分子化學(xué)的問(wèn)世，這項(xiàng)技術(shù)才被引入科學(xué)的殿堂，從只有少數(shù)人消費(fèi)的奢侈品變成了人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中的必需品。

涂層幫助鋁合金、鋼材、鎂合金等基材穿上特有“工裝”，從而起到保護(hù)的作用，那涂層是如何生效的呢？?jī)牲c(diǎn)之間，直線最短，而涂層就是讓產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)走最遠(yuǎn)的路。如果存在外力直接劃破了這層“工裝”，讓基材直面腐蝕，怎么辦？打磨掉從頭開 始？

別慌，自修復(fù)涂層自帶“液體創(chuàng)可貼”。作為升級(jí)款，自修復(fù)涂層在受到外力破壞時(shí)，會(huì)智能感應(yīng)到被破壞的區(qū)域，釋放出可與原涂層緊密結(jié)合的物質(zhì)，自動(dòng)修復(fù)創(chuàng)口。修復(fù)創(chuàng)口的“液體創(chuàng)可貼”包括微膠囊型和微脈管型。

那什么是微膠囊呢？這是一種極小的，利用不同相的外殼包圍核心物質(zhì)的類膠囊小顆粒。一顆市面上最大的微膠囊的體積乘以5000，就是常見的頭孢膠囊大小，這個(gè)比例相當(dāng)于人和兩頭藍(lán)鯨的體重之比。

那么自修復(fù)如何實(shí)現(xiàn)呢？這又是另外一段“愛情故事”了。分子C和分子D此前從未知道它們就住隔壁，各自過(guò)著快樂(lè)的單身生活。突然有一天，一股神秘的力量打破了屏障，高分子的羈絆就這樣開始，修復(fù)工作就這樣順利完成了。

但是當(dāng)創(chuàng)口過(guò)大，附近的微膠囊所含有的材料不足以完成創(chuàng)口修復(fù)，遠(yuǎn)處的膠囊也只能“望洋興嘆”了。這就暴露了微膠囊型自修復(fù)涂層的固有缺陷，即域限性缺陷。而基于微脈管的自修復(fù)涂層可以完美解決這個(gè)問(wèn)題，這類涂層應(yīng)用于中空玻璃纖維封裝修復(fù)材料，其較長(zhǎng)的一維結(jié)構(gòu)使它可以封裝更多的修復(fù)材料，可以完整修復(fù)毫米級(jí)的創(chuàng) 傷。

現(xiàn)實(shí)中，我們平常使用的創(chuàng)可貼具有止血和抗污屏障的作用，還可以提供“你已受傷”的信息。對(duì)應(yīng)地，只要在自修復(fù)涂層中加入一些隨環(huán)境變化而變色的物質(zhì)，涂層在受到傷害后就會(huì)發(fā)出熒光信號(hào)，這也就是自修復(fù)涂層的自預(yù)警功能。該功能可以大幅減少苛刻環(huán)境下服役涂層的檢查成本。

既然涂層的職責(zé)是保護(hù)，那么它和基材的服役周期就緊密相關(guān)。傳統(tǒng)涂層的使用周期只包括自保護(hù)和損傷失效的過(guò)程，而當(dāng)自修復(fù)涂層工作時(shí)，它的周期就遠(yuǎn)不止于此。原本的損傷會(huì)觸發(fā)自預(yù)警功能，緊接著自修復(fù)過(guò)程開啟新的涂層服役階段，直至其退化重建?？梢?，新型涂層研制最大的難點(diǎn)就在于智能化和涂層服役可控性，即研制出可靠性更佳的材料。