类型b：学术综述报告

本文由许飞（中海油常州涂料化工研究院国家涂料工程技术研究中心）、凌晓飞、许海燕（中国科学技术大学）等作者共同撰写，发表于2014年08月的《中国涂料》（China Coatings）第29卷第08期。文章题为《自修复智能涂料研究进展：概念、作用机理及应用》（Review of Self-healing Smart Coatings: Definition, Self-healing Mechanism and Application），系统综述了自修复涂料（self-healing coatings）的定义、作用机理、技术分类及其在多个领域的应用现状与未来展望。

一、自修复涂料的基本概念与产生背景

自修复涂料是一种模仿生物体自愈合功能的智能材料，其核心特点是涂层受损后能通过特定机制实现自主修复。作者指出，传统聚合物基复合材料（如涂料）易因微裂纹导致机械性能下降，而生物启发的自修复技术可解决这一问题。该技术的雏形源于20世纪80年代美国军方提出的智能材料概念，后逐渐扩展至民用领域。

二、自修复涂料的分类与作用机理

文章将自修复涂料按修复机理分为三类：
1. 修复剂释放型
- 微胶囊技术：通过脲醛树脂等包覆修复剂（如二环戊二烯），裂纹扩展时微胶囊破裂释放修复剂，在催化剂作用下聚合修复（图1）。White等的研究验证了其有效性，但存在修复剂添加量与涂层性能的平衡问题。
- 液芯/中空纤维技术：将修复剂封装于空心纤维中，形成仿生神经网络。Bond团队证明该技术可使涂层抗弯强度恢复至97%（图2）。
- 氧化还原反应技术：传统铬酸盐钝化层通过Cr⁶⁺→Cr³⁺反应修复，但因环保问题逐渐被无铬钝化（如钛/锆盐、硅烷偶联剂复合体系）替代（图3-4）。

1. 可逆化学反应型

   • Diels-Alder（DA）可逆反应：利用呋喃与马来酰亚胺的可逆交联，加热即可实现共价键重组（图5-6）。该技术无需外加催化剂且可多次修复，但尚处实验室阶段。
     

2. 物理修复型

   • 形状记忆聚氨酯：通过氢键的可逆性，加热后材料恢复原始形态（图7）。拜耳公司已将其应用于汽车罩光漆，修复温度50–60℃。
     

三、自修复涂料的应用领域

1. 混凝土保护：韩国团队开发光触发微胶囊体系，裂缝处修复剂在阳光下固化（图8）；国内田凤兰等提出乙烯-醋酸乙烯共聚乳液基自修复防水涂料。
   
2. 金属防腐：宝钢等企业推出无铬钝化钢板，通过非铬金属盐（如磷酸盐）的氧化还原反应修复损伤（图9）。鄢瑛等开发的天然植物油微胶囊可直接与氧气聚合修复裂纹。
   
3. 汽车涂料：日产与立邦合作的高弹性树脂清漆（氨基甲酸酯丙烯）通过加热修复划痕（图10）；华南理工大学研发的“三明治”结构涂膜结合微胶囊技术（图11）。
   
4. 3C产品：日产将汽车划痕修复技术延伸至手机壳涂层，实现ABS塑料表面的自修复。
   

四、挑战与未来展望

作者指出当前自修复涂料面临三大问题：
1. 基础理论不完善，多数技术处于实验室阶段；
2. 产业化难度高，如微胶囊的分散均匀性与修复效率矛盾；
3. 环保要求推动无铬化技术发展，但性能仍需优化。

未来研究方向包括：
- 开发新型自修复体系（如仿生多级结构）；
- 计算机模拟辅助设计；
- 严酷环境（如海洋平台、航空航天）下的长效应用。

五、论文价值与意义

本文首次系统梳理了自修复涂料的技术分类与机理，并结合实际案例（如宝钢无铬钢板、日产汽车漆）阐明其产业化潜力。其科学价值在于：
1. 为智能涂料的跨学科研究（材料学、化学、仿生学）提供框架；
2. 指出环保趋势下技术转型的必然性（如铬替代）；
3. 提出“多次修复”“可控触发”等未来突破点，对风电、舰船等长寿命需求领域具有重要参考价值。