基于二维MXene的镁合金复合涂层：近期进展及其在防腐蚀保护方面的应用前景

《Materials Characterization》：2D MXene-based composite coatings for magnesium alloys: recent progress and perspectives on corrosion protection

　　Ti3C2Tx MXene具有层状六方结构，表面官能团影响其防腐性能。研究显示其在镁合金表面形成的复合涂层通过阻碍离子渗透和氧化生成TiO2层实现有效防护，但长期稳定性及环境适应性仍需优化。

　　

Z. Sangarimotlagh|A. Fattah-alhosseini|B. Dikici|D.A. Torres-Ceron|M. Kaseem

伊朗哈马丹布阿里·西纳大学工程学院材料工程系

章节摘要

Ti₃C₂T_x MXene简介

Ti₃C₂T_x属于基于Ti的MXene家族，其特点是具有层状六角结构，每一层由三层Ti原子与两层碳原子交替组成（Ti–C–Ti–C–Ti）（见图2(a)和(b) [43], [44]）。

这种结构特性直接决定了Ti₃C₂T_x的稳定性和反应性，使其表面化学性质成为实际应用中的关键因素。外层的Ti原子通常带有功能基团，这些基团来源于...

Ti₃C₂T_x的耐腐蚀性能

尽管Ti₃C₂T_x本身具有亲水性，但它通过多种互补机制提供了优异的耐腐蚀保护。Ti₃C₂T_x纳米片的层状和重叠结构形成了复杂的扩散路径，减缓了水和氯离子的渗透，从而提高了涂层的防护性能（见图3(a) [23], [58]）。

基于这些结构优势，进一步研究其在不同涂层中的应用效果可以获得更多见解...

基于Ti₃C₂T_x MXene的镁合金复合涂层

含有Ti₃C₂T_x的涂层的发展可能是防止镁合金腐蚀的重要步骤，因为Ti₃C₂T_x已被成功用于制备抗腐蚀涂层。在一项研究中，Li及其同事设计了一种基于水性聚氨酯（WPU）/Ti₃C₂T_x MXene的混合涂层，该涂层同时具备耐腐蚀和耐磨性能 [36]。在这种方法中，Ti₃C₂T_x纳米片经过多巴胺修饰，以提高其分散性和界面相容性...

结论

本文综述了目前关于基于Ti₃C₂T_x MXene的镁合金复合涂层的研究进展，尽管相关研究仍较为有限但发展迅速。共发现了7项研究，表明尽管人们对含MXene的涂层在防腐方面的兴趣浓厚，但专门针对镁合金的研究仍然较少。现有研究表明，Ti₃C₂T_x确实具有提升表面防护能力的潜力...

未来展望

虽然基于Ti₃C₂T_x MXene的涂层在提高镁合金耐腐蚀性方面展现出巨大潜力，但该领域仍处于起步阶段，仍需解决许多挑战才能充分发挥其潜力。一个关键问题是Ti₃C₂T_x在恶劣潮湿环境中的长期稳定性，因为MXene容易氧化，可能导致其结构完整性受损。虽然适度氧化有时会生成保护性的TiO₂层，但若氧化过程不受控制...

CRediT作者贡献声明

M. Kaseem: 文章撰写、审阅与编辑；初稿撰写；验证；概念构思。D. A. Torres-Ceron: 文章撰写、审阅与编辑；初稿撰写；验证；概念构思。Burak Dikici: 文章撰写、审阅与编辑；初稿撰写；验证；概念构思。A. Fattah-alhosseini: 文章撰写、审阅与编辑；初稿撰写；验证；调查；概念构思。Z. Sangarimotlagh: 文章撰写、审阅与编辑；...

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢布阿里·西纳大学对本研究的支持，以及来自哥伦比亚国立大学马尼萨莱斯分校自然科学学院的项目FASE 2: Ciencia y Tecnología para la Calidad en la Industria Licorera de Caldas (CalCIL)（项目代码：66433）的资助。本研究还在阿塔图尔克大学进行，并得到了TUBITAK-BIDEB 2221计划（申请编号：1059B212500497）的支持。