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  近日，西南交通大學(xué)材料服役行為與安全評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)朱旻昊教授、樊小強(qiáng)教授等，在國(guó)際知名期刊Advances in Colloid and Interface Science上發(fā)表題為“State-of-the-art progresses for Ti₃C₂T_x MXene reinforced polymer composites in corrosion and tribology aspects”的綜述論文。該綜述論文首先介紹了Ti₃C₂T_x MXene的制備策略、力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能，隨后總結(jié)了Ti3C2Tx MXene增強(qiáng)高分子聚合物在磨蝕防護(hù)方面的最新進(jìn)展，最后討論了Ti3C2Tx MXene基高分子聚合物用于磨蝕防護(hù)的現(xiàn)有挑戰(zhàn)和未來(lái)方向。

研究要點(diǎn)1：

圖1. Ti₃C₂T_x MXene的刻蝕及剝離過(guò)程。

研究要點(diǎn)2：

  2D Ti₃C₂T_x MXene在聚合物涂層中的應(yīng)用需要面對(duì)以下挑戰(zhàn)：（1）與聚合物的界面相容性及分散穩(wěn)定性差，（2）Ti₃C₂T_x MXene高導(dǎo)電性引發(fā)的電偶腐蝕效應(yīng)，（3）Ti₃C₂T_x MXene功能單一，（4）Ti₃C₂T_x MXene在聚合物中的定向排列。 

研究要點(diǎn)3：

圖 6. Ti₃C₂T_x MXene力學(xué)性能總結(jié)。

研究要點(diǎn)4：

圖 7. Ti₃C₂T_x MXene本征摩擦學(xué)性能。

研究要點(diǎn)5：

  Ti₃C₂T_x MXene及其復(fù)合物增強(qiáng)聚合物的摩擦學(xué)/力學(xué)性能。 

  Ti₃C₂T_x MXene具有高比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能、親水性表面，這些本征性能是制備Ti₃C₂T_x MXene基有機(jī)復(fù)合物的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Ti₃C₂T_x MXene基有機(jī)復(fù)合物在磨蝕防護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，為進(jìn)一步促進(jìn)Ti₃C₂T_x MXene在磨蝕防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，研究學(xué)者可從以下方面進(jìn)行探索：

  （1）大規(guī)模綠色制備：雖然目前已經(jīng)提出了許多安全、環(huán)保的制備策略，但將其規(guī)�；允且淮筇魬�(zhàn)。

  （2）提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：Ti₃C₂T_x MXene存在穩(wěn)定性差的問(wèn)題，在空氣及水溶液中容易氧化，因此亟需提升Ti₃C₂T_x MXene穩(wěn)定性。

  （3）制備策略-性能相互關(guān)系：目前Ti₃C₂T_x MXene制備方法主要可分為含氟及無(wú)氟制備，因此可探究不同制備策略對(duì)Ti₃C₂T_x MXene本征性能及其有機(jī)復(fù)合物腐蝕/摩擦學(xué)性能的影響。

  （4）Ti₃C₂T_x MXene基聚合物腐蝕/摩擦學(xué)性能：提升Ti₃C₂T_x MXene與聚合物相容性，解決Ti₃C₂T_x MXene功能單一，Ti₃C₂T_x MXene在聚合物中的定向排列。

  （5）Ti₃C₂T_x MXene/聚合物系統(tǒng)多尺度計(jì)算。 

圖 10. Ti₃C₂T_x MXene/聚合物系統(tǒng)多尺度計(jì)算：從表界面科學(xué)到工程化應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介/課題組介紹

  朱旻昊  博士，西南交通大學(xué)首席教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家杰青、“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授、“萬(wàn)人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才，教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、全國(guó)優(yōu)秀博士論文獲得者。材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)、軌道交通安全研究院院長(zhǎng)、材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。

  主要從事摩擦學(xué)（微動(dòng)摩擦學(xué)、鐵路摩擦學(xué)等）、表面工程、材料服役行為研究等。曾榮獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、四川省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、法國(guó)航空航天集團(tuán)SNECMA科技獎(jiǎng)（二等）、茅以升鐵道科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。已出版專著5部、授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利40余項(xiàng)；在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文550余篇（SCI收錄200余篇），2009年以來(lái)有關(guān)“微動(dòng)（fretting）”的SCI論文在國(guó)際上排名第1；擔(dān)任國(guó)際微動(dòng)疲勞會(huì)議（ISFF）國(guó)際執(zhí)委，主辦國(guó)際會(huì)議3次。

  樊小強(qiáng) 教授，博士生導(dǎo)師，四川省特聘專家、四川省專家服務(wù)團(tuán)專家。主要從事磨蝕防護(hù)材料及使役行為等方面的研究，以第一作者和通訊作者已在Chemical Engineer Journal、Advances in Colloid and Interface Science、ACS Applied Materials and Interfaces、Carbon、Corrosion Science、ACS Sustainable Chemistry & Engineering、Journal of Materials Science & Technology、Applied Surface Science、Journal of Colloid Interface Science、Tribology International和Friction等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表SCI文章80余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利12件，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)、省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)、央/國(guó)企合作項(xiàng)目近10項(xiàng)。兼任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì)青年工作委員會(huì)委員；中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)材料分會(huì)委員會(huì)委員；中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)鐵道設(shè)施專業(yè)委員會(huì)委員；中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)磨蝕與防護(hù)技術(shù)專委會(huì)委員；四川省腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)理事會(huì)理事等。獲第七屆“全國(guó)鐵路青年科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”、獲2016年度中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、第七屆IFAM優(yōu)秀青年科學(xué)家獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

  課題組網(wǎng)站：https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm

工作回顧

（1）首次將Ti₃C₂T_x MXene納米片引入環(huán)氧樹(shù)脂中，證明其具有優(yōu)異的防腐性能。

Progress in Organic Coatings 135 (2019) 156-167，

https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.06.013.

（2）利用Ti₃C₂T_x MXene、石墨烯、二硫化鉬協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，構(gòu)建Ti₃C₂T_x/graphene、Ti₃C₂T_x/MoS₂復(fù)合物實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂長(zhǎng)效磨蝕防護(hù)。

Carbon 157 (2020) 217-233，

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.10.034；

Journal of Materials Science & Technology 116 (2022) 151–160，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.11.026.

（3）構(gòu)筑Ti₃C₂T_x MXene基有機(jī)涂層/無(wú)機(jī)涂層多梯度結(jié)構(gòu)，避免Ti₃C₂T_x MXene電偶腐蝕效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)防腐耐磨一體化。

Corrosion Science 174 (2020) 108813，

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108813.

（4）氨基官能化Ti₃C₂T_x MXene改善其與水性環(huán)氧樹(shù)脂界面相容性。

Journal of Materials Science & Technology 54 (2020) 144–159，

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.05.002；

Tribology International 163 (2021) 107196，

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2021.107196.

（5）利用PANI調(diào)控Ti₃C₂T_x MXene導(dǎo)電性，抑制其電偶腐蝕效應(yīng)。

Chemical Engineering Journal 410 (2021) 128310，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.128310.

（6）原位制備Ti₃C₂T_x MXene@MgAl-LDH 復(fù)合物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)提升Ti₃C₂T_x MXene與環(huán)氧樹(shù)脂界面相容性及Ti₃C₂T_x MXene自修復(fù)功能。

Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050，

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130050.

（7）氨基化Ti₃C₂T_x MXene負(fù)載BTA修飾的ZIF-8實(shí)現(xiàn)Ti₃C₂T_x MXene智能自修復(fù)。

Journal of Colloid and Interface Science 602 (2021) 131–145，

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.06.004.

（8）在直流電場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)Ti₃C₂T_x MXene納米片在樹(shù)脂中的定向排列。

Composites Part B 231 (2022) 109581，

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109581.