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  隨著吸波涂層的廣泛運用，其不僅需要具備高效的電磁波吸波能力，同時還要擁有良好的服役行為和耐候性。目前，單一功能的隱身涂層難以應用于復雜多變的實際環境中，特別是在高溫高鹽濕環境下，傳統的吸波體會因為腐蝕等行為大大縮減其使用壽命。因此，亟需研究出一類兼具高效吸波性能和腐蝕防護性能的隱身防腐一體化材料，解決常規吸波材料耐候性差、性能不穩定等問題。

  西南交通大學材料科學與工程學院孟凡彬“電磁功能材料”研究小組近年來致力于新型電磁功能材料的設計和性能研究，包括多殼層石墨烯基氣凝膠微球結構設計與吸波性能研究（Nano Research, 2018, 11, 2847; Nano Research, 2019, 12, 1423; Nano Research, 2020, 13, 477; Chemical Engineering Journal, 2020, 391, 123512；Chemical Engineering Journal, 2022, 427, 131746）、多尺度手性吸波材料設計和電磁特性研究（Nano Research, 2018, 11, 3329；ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 15711）、吸波防腐一體化功能材料研究（Advanced Science, 2021, 8, 2002658；Composites Science and Technology, 2021, 204, 108630）、界面調制增強電磁波損耗新機制（ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 16744；ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 12424；ACS Applied Materials & Interface, 2019, 11, 17100），為新型吸波材料的設計、制備提供了新思路。

  在此研究基礎上，近期，孟凡彬研究小組提出利用軟模板自組裝策略制備了螺旋結構可調的超螺旋手性聚吡咯材料，發現其兼具高效電磁波吸收性能和優異防腐性能。首先研究發現，除傳統聚合條件（反應溫度、時間等）外，通過改變聚合過程中攪拌速度大小能夠帶來渦旋和切向剪切力的改變，從而進一步調控聚吡咯纖維的超螺旋結構。這一超螺旋聚吡咯纖維能夠在電磁場作用下產生獨特的電磁交叉極化能力并產生額外的磁損耗，最終實現電阻損耗、介電損耗與磁損耗的三位一體有效結合，從而帶來寬頻高效的電磁波吸收能力。此外，研究發現聚吡咯超螺旋纖維能夠與腐蝕介質產生絡合作用，形成鈍化層從而抑制腐蝕進程，所得的吸波防腐涂層浸入3.5％氯化鈉溶液中21天后，仍具有顯著的腐蝕防護能力且吸波性能無明顯下降。此工作詳盡闡述了超螺旋聚吡咯的電磁波吸收和腐蝕防護性能，實現吸波涂層的隱身防腐一體化設計。

圖1 超螺旋聚吡咯纖維微觀形貌表征及聚合機理示意圖

圖2 超螺旋聚吡咯纖維結構性能表征

圖3 超螺旋聚吡咯纖維的吸波性能

圖4 超螺旋聚吡咯吸波劑阻抗匹配、衰減常數及吸波機理示意圖

圖5 超螺旋聚吡咯纖維涂層的電化學性能測試

圖6 超螺旋聚吡咯基隱身防腐涂層腐蝕防護機理示意圖

  本工作以“Two birds with one stone: Superhelical chiral polypyrrole towards high-performance electromagnetic wave absorption and corrosion protection” 為題發表于Chemical Engineering Journal（2021, 10.1016/j.cej.2021.131582）。共同第一作者為西南交通大學材料科學與工程學院2018級碩士研究生任和松和2019級碩士研究生李天，通訊作者為西南交通大學材料科學與工程學院孟凡彬副教授。本研究工作得到了國家自然科學基金（No.51903213和No. 5217130190）、四川省科技支撐計劃（No. 2020YFH0053）、中央引導地方科技發展資金—深圳虛擬大學園專項資金項目（No. 2021Szvup124）等項目的資助與支持。

  論文信息：Hesong Ren1, Tian Li1, Huagao Wang, Zihao Guo, Tanlin Chen, Fanbin Meng*, Two birds with one stone: Superhelical chiral polypyrrole towards high-performance electromagnetic wave absorption and corrosion protection. Chemical Engineering Journal, 2021, 10.1016/j.cej.2021. 131582.

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721031636