光热引发自修复涂层的设计研究

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910369072.6(22)申请日 2019.05.05(71)申请人 北京科技大学地址 100083 北京市海淀区学院路30号(72)发明人 马菱薇　王金科　张达威　(74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限责任公司 11237代理人 张仲波(51)Int.Cl.C09D 175/04(2006.01)C09D 133/02(2006.01)C09D 125/06(2006.01)C09D 129/04(2006.01)C09D 163/00(2006.01)C09D 5/08(2006.01)(54)发明名称一种具有光热效应的自修复涂层及其制备和应用方法(57)摘要本发明公开了一种具有光热效应的自修复涂层及其制备和应用方法，其特征在于，该涂层由质量分数为0.3％～5.0％的氮化钛纳米颗粒和余量的树脂组成。

该涂层通过以下方法制得：首先将氮化钛纳米颗粒均匀分散在树脂中，之后旋涂、喷涂或刮涂于基材表面，固化后得到具有光热效应的自修复涂层。

上述方法制备的氮化钛-树脂复合涂层具有良好的耐蚀性；当涂层表面产生破损时，纳米氮化钛在光照下激发等离激元共振，可直接将光能转化为热能，从而促进有机物熔融并愈合损伤界面，恢复涂层对基体的保护作用。

本发明的制备工艺简单，生产成本低，涂层的耐蚀性和自修复性能良好，并且可以重复多次自修复，具有广阔的应用前景。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 110157312 A 2019.08.23C N 110157312A权　利　要　求　书1/1页CN 110157312 A1.一种具有光热效应的自修复涂层，其特征在于，该涂层是由氮化钛纳米颗粒和树脂组成的复合结构；所述氮化钛纳米颗粒的直径为10nm～80nm，质量分数为0.3％～5.0％；所述树脂为聚氨酯PU、聚丙烯酸PAA、聚苯乙烯PS、聚乙烯醇PVA、改性环氧中的任一种；氮化钛-树脂复合涂层的厚度为50μm～200μm。

自修复涂料的制备及研究开题报告开题报告题目：自修复涂料的制备及研究1、毕业设计（论文）综述1.1题目背景及研究意义自修复涂料是20世纪90年代提出来的一种智能涂料,当涂膜受到损坏后具有自修复功能，能够在涂层破损时发挥自愈作用，可以大大延长涂料的使用寿命。

因此研制可以感应材料的破坏、进而依靠材料自身的性能实现材料破损处的自修复的材料具有重要意义。

微胶囊技术是利用成膜材料包覆具有分散性的固体物质、液滴或气体而形成微粒的一种技术。

微胶囊的制备方法有化学法、相分离法和物理法。

化学法是通过单体小分子发生聚合反应成膜包覆在芯材表面形成微胶囊,是常用的制备方法,其中,应用最多的是原位聚合法，因其粒径、囊壁厚度等易于控制，操作容易、工艺简单、成本低廉、易工业化而被广泛采用。

有些可自修复的微胶囊添加到涂料中时，会引发微胶囊失去自修复这一功能，或改变涂料原有的表面性能。

所以对芯材和壁材有一定的要求,芯材：1）具有较低的黏度和良好的流动性；2）不能溶解壁材；3）具有良好的温室固化性且固化时体积收缩率小；壁材:1) 具有一定强度和快速的应力感应性；2）不被涂料中的溶剂所溶解；3）要有良好的封闭性，保证芯材不渗透、不扩散。

因此选取正确的材料显得格外重要。

在前人的研究上得出，较好的方式是先在底材上涂一层底漆,然后添加一层微胶囊,再喷涂底漆和面漆,形成三明治的结构。

这样不但可以保持微胶囊的完整性,而且还可以增加涂层的韧性,在涂层内部出现损伤时,起到很好的自修复功能。

近几年随着微胶囊技术的快速发展，微胶囊技术在自修复涂料领域的应用受到重视，这为微胶囊技术的发展提供的更广阔的发展空间。

1.2国内外研究现状当前，随着自修复材料的突起，自修复涂料也受到国内外研究人员的广泛关注。

具有自修复功能的复合材料最先是由美国军方20世纪80年代提出来的并很快成为各国研究重点之一，目前只有美国、日本少数国家处于实验室研究阶段，尚未取得具有实用意义的成果。

光热驱动限域固-液转变自修复防腐涂层材料及制备方法
光热驱动限域固-液转变自修复防腐涂层材料是一种具有自动
修复功能的涂层材料，能够在受损处自动进行修复，防止腐蚀的进一步蔓延。

其制备方法如下：
1. 准备材料：通过合成或购买得到聚合物树脂、纳米粒子、纳米荧光材料等基础材料。

2. 制备干燥的固体溶液：将聚合物树脂溶解在有机溶剂中，搅拌均匀形成固体溶液。

3. 添加纳米粒子：将纳米粒子加入固体溶液中，继续搅拌均匀。

4. 添加纳米荧光材料：将纳米荧光材料加入固体溶液中，继续搅拌均匀。

5. 固化涂层：将固体溶液涂覆在金属基材上，通过烘干或光照等方法固化涂层形成。

6. 充分激活：通过照射激活涂层中的纳米荧光材料，在激活的过程中，纳米荧光材料会发出能量，使涂层的局部产生固-液
相变。

7. 自修复：当涂层受损处发生腐蚀时，固-液相变会使涂层局
部液化，纳米粒子会扩散到液化区域并自动形成新的固态区域，从而实现自动修复效果。

这种光热驱动限域固-液转变自修复防腐涂层材料具有良好的防腐蚀性能和自修复能力，在金属材料的保护方面具有广阔的应用前景。

自修复涂层材料的设计与开发随着科技的不断进步和人们对物质性能的要求不断提高，自修复涂层材料的研发成为一个备受关注的热点话题。

传统的涂层材料一旦受损，往往需要重新涂覆或修复，不仅费时费力，还会增加成本。

而自修复涂层材料则可以在受损时自行修复，极大地提高了涂层的使用寿命和性能稳定性。

本文将从原理、设计和开发几个方面来讨论自修复涂层材料的相关信息。

自修复涂层材料的原理基于两种主要机制，一种是化学反应自修复机制，另一种是物理修复机制。

在化学反应自修复机制中，涂层材料中的微胶囊或微粒子充满了修复剂，当涂层受损时，修复剂会与外界环境中的激活剂发生化学反应，形成新的化合物填充在受损处，从而实现修复的效果。

而在物理修复机制中，涂层材料中的纳米颗粒或纤维可以在受损处重新排列，填补裂缝或孔洞，从而实现修复的效果。

这两种机制可以单独应用，也可以结合应用，具体的设计和开发取决于材料的使用环境和要求。

在设计自修复涂层材料时，首先需要考虑涂层材料的基础性能，如附着力、硬度、柔韧性等。

这些基础性能决定了涂层的稳定性和耐久性，对于自修复机制的实现起着关键作用。

其次，需要选择合适的修复剂，其化学反应或物理改变的速率要与材料受损的速率相匹配。

在化学反应自修复机制中，修复剂的选择要考虑其与激活剂的反应性和稳定性。

在物理修复机制中，纳米颗粒或纤维的选择要考虑其尺寸、形状和分散性，以使其能够有效地填补受损处。

此外，还需要考虑修复剂与基材的相容性，以避免二者之间的相互作用影响自修复效果。

自修复涂层材料的开发需要借助先进的材料合成和表征技术。

例如，制备含有修复剂的微胶囊或微粒子可以利用乳液聚合、溶剂乳化或喷雾干燥等方法。

修复剂的填充率和分布均匀性对于涂层的修复效果至关重要，因此需要采用适当的合成方法和工艺参数。

此外，还需要对修复剂进行表征，以确定其在涂层中的稳定性和活性。

常用的表征方法包括光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等。

利用这些技术，可以观察和分析涂层的结构、形貌和化学成分，为进一步的优化和改进提供依据。

光热超疏水涂层的制备及性能研究引言：随着科技的进步，越来越多的研究团队致力于开发新型的涂层材料，以提高表面的性能。

在这其中，光热超疏水涂层备受关注。

光热超疏水涂层不仅可以实现高效率的光吸收和热传导，还能同时具备超疏水性能，大大拓宽了其应用领域。

本文探讨了光热超疏水涂层的制备方法及其性能研究。

一、光热超疏水涂层的制备方法1. 光热材料的选择：为了实现高效的光吸收和热传导，选择合适的光热材料是制备光热超疏水涂层的关键。

例如，纳米粒子、石墨烯、碳纳米管等材料被广泛应用于光热超疏水涂层的制备中。

2. 涂层的制备方法：常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、物理气相沉积法以及化学气相沉积法等。

其中，溶胶-凝胶法是一种简单有效的制备方法。

其步骤包括溶胶的制备、凝胶的形成、凝胶的固化和涂层的处理等。

3. 表面微纳结构的形成：为了实现超疏水性能，对涂层表面进行微纳结构的形成是必要的。

这可以通过浸渍法、刻蚀法、溶剂处理法等方法实现。

例如，利用刻蚀法可以在涂层表面形成微米级的坑洞结构，从而实现超疏水性能。

二、光热超疏水涂层的性能研究1. 光吸收性能：通过研究光热超疏水涂层的光吸收性能，可以评估其在太阳能转换、光热转换等方面的应用潜力。

研究表明，光热超疏水涂层在特定波长范围内具有较高的吸收率。

2. 热传导性能：光热超疏水涂层的热传导性能与其在热转换领域的应用密切相关。

通过研究涂层的导热系数和热膨胀系数等参数，可以评估涂层的热传导性能。

3. 超疏水性能：超疏水性能是衡量光热超疏水涂层的一个重要指标。

通过研究涂层的接触角、滚动角等参数，可以评估其超疏水性能。

研究显示，具有微米/纳米级别表面结构的涂层具有优异的超疏水性能。

4. 耐候性：光热超疏水涂层在户外环境中的耐候性对其应用的稳定性至关重要。

通过模拟不同环境条件下的实验，可以评估涂层的耐候性能。

研究发现，合理选择涂层材料和表面结构可以提高涂层的耐候性。

结论：对于其在太阳能转换、热转换等领域的应用具有重要意义。

专利名称：一种镁合金表面光热自修复涂层及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：王吉会,杨嘉欣,胡文彬
申请号：CN202011280786.9
申请日：20201116
公开号：CN114507468A
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种镁合金表面光热自修复涂层及其制备方法，利用生物相容性较好的单宁酸和铁离子形成络合物的光热转换效应，在镁合金表面制备含有TA‑Fe3+络合物的光热自修复涂层，即在镁合金表面制备光热自修复防腐涂层，进而提高镁合金的耐蚀性能和使用寿命。

与现有技术相比，本发明将生物相容性较好的TA‑Fe3+络合物添加到防腐涂层中，利用TA‑Fe3+络合物的近红外光光热转换作用，使涂层在NIR的刺激下产生较高的热效应，从而达到修复涂层损伤部位的效果。

申请人：天津大学
地址：300072 天津市南开区卫津路92号
国籍：CN
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Me-MeO_x-Me-MeN_x复合光热转换涂层的制备及性能研究Me-MeO_x/Me-MeN_x复合光热转换涂层的制备及性能研究摘要：本研究旨在制备并研究一种新型的Me-MeO_x/Me-MeN_x复合光热转换涂层的制备方法及其性能。

通过简单的沉积和高温热处理，成功地制备了新型的复合涂层。

通过对复合涂层的性能进行系统的分析测试，发现其具有优异的光热转换性能。

本研究结果对于开发高效的光热转换材料具有积极的意义。

关键词：光热转换涂层，制备方法，性能研究1. 引言随着能源需求的不断增长，对于可再生能源的开发利用成为一个全球性的热点研究领域。

太阳能作为一种常见的可再生能源，具有巨大的潜力。

然而，太阳能光伏转换效率受到限制，光热转换被认为是一种可以提高太阳能利用效率的技术。

2. 实验部分2.1 材料准备Me-MeO_x/Me-MeN_x复合光热转换涂层的制备需要以下原材料：Me，MeO_x和MeN_x。

2.2 复合涂层制备首先，将Me、MeO_x和MeN_x原材料分别溶解在适量的溶剂中，并且分别通过沉积方法在基底上制备单层涂层。

然后将单层涂层通过高温热处理，使其相互结合形成复合涂层。

3. 结果与讨论3.1 复合涂层的结构表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合涂层进行结构表征。

结果显示复合涂层具有均一且致密的结构。

3.2 复合涂层的光热转换性能测试通过实验测试复合涂层在不同光照条件下的光热转换性能。

结果表明复合涂层具有较高的吸光能力和转换效率，且具有较低的热损失。

4. 结论通过简单的沉积和高温热处理的方法，成功地制备了Me-MeO_x/Me-MeN_x复合光热转换涂层。

复合涂层具有均一且致密的结构，并且具有优异的光热转换性能。

本研究结果为开发高效的光热转换材料提供了重要的指导。

本研究成功地制备了Me-MeO_x/Me-MeN_x复合光热转换涂层，并对其进行了结构表征和性能测试。