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1.数十位专家学者撰写
2.智能涂料的研究新进展、应用新成果
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| 內容簡介： |
本书从涂料的腐蚀和防护方面进行了基础性的介绍，深入讨论了目前使用和发展中的各种类型的智能涂料，概述了它们的合成和表征方法，及其在各种腐蚀环境中的应用，包括许多智能涂料的当前和潜在应用于各种腐蚀问题的实例。另外，本书还介绍了智能涂料目前的研究进展和趋势，以及所面对的挑战。
本书适合腐蚀工程科技工作者及高等学校相关专业师生阅读参考。
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| 目錄：
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第1章腐蚀控制涂层的电化学观点001
1.1简介001
1.2腐蚀001
1.2.1腐蚀热力学001
1.2.2动力学002
1.3涂层004
1.3.1屏蔽涂层004
1.3.2防腐蚀涂层006
1.3.3阴极保护涂层006
1.3.4涂层体系008
1.4结论009
参考文献009
第2章腐蚀的重要性及使用智能防腐蚀涂层的必要性010
2.1简介010
2.2低温智能涂层011
2.3自愈合涂层的封装012
2.4阴极保护017
2.4.1牺牲阳极017
2.4.2ICCP系统017
2.5高温智能涂层018
2.6热腐蚀019
2.6.1热腐蚀类型020
2.6.2热腐蚀机理020
2.6.3高温合金热腐蚀021
2.6.4DMS-4的氧化特征023
2.7表面涂层技术024
2.7.1扩散涂层024
2.7.2包覆涂层024
2.7.3表面工程技术025
2.8主要微量元素的影响027
2.9智能涂层的概念027
2.9.1准备和选择合适的表面工程技术028
2.9.2智能涂层评估技术029
2.9.3已开发的智能涂层的性能030
2.10结论和展望032
参考文献032
第3章抑制金属合金腐蚀的智能无机和有机预处理涂层035
3.1简介035
3.1.1腐蚀的定义035
3.1.2金属腐蚀预防的成本036
3.1.3国民经济的腐蚀成本037
3.2设计防腐蚀智能涂层037
3.3预处理涂层038
3.3.1选择合适的金属合金038
3.3.2表面改性038
3.4无机非金属预处理涂层039
3.4.1铬酸盐转化涂层039
3.4.2磷酸盐转化涂层040
3.4.3镧基转化涂层040
3.4.4混杂型转化涂层041
3.5有机预处理涂层042
3.5.1混合溶胶-凝胶涂层042
3.5.2导电聚合物涂层043
3.5.3自组装预处理涂层044
3.5.4聚电解质多层膜045
3.5.5负载缓蚀剂的纳米容器控释涂层046
3.5.6生物膜作为预处理涂层046
3.6结论046
致谢046
参考文献046
第4章源于金属有机前驱体的低温涂料：一种经济环保的优良方法057
4.1简介057
4.2化学气相沉积：MOCVD新技术058
4.2.1激光诱导化学气相沉积059
4.2.2紫外诱导化学气相沉积060
4.2.3等离子增强化学气相沉积（PECVD）060
4.2.4电子束化学气相沉积061
4.2.5流化床化学气相沉积061
4.2.6原子层沉积（ALD）061
4.2.7聚焦离子辅助化学气相沉积（IACVD）062
4.3有机金属前驱体：经济性的大面积合成063
4.3.1有机金属前驱体：氧化物陶瓷063
4.3.2有机金属前驱体：非氧化物陶瓷067
4.4液体输送体系：溶剂的作用074
4.5有机金属前驱体化学074
4.6成核和生长机制075
4.7涂层破坏机制075
4.8结论和展望077
参考文献078
第5章钢表面铈掺杂硅烷杂化自愈涂料的合成与表征083
5.1简介083
5.2实验过程084
5.2.1样品制备084
5.2.2分析方法085
5.3结果与讨论085
5.3.1铈离子和双酚A对304L不锈钢基体上SHC显微组织和防腐蚀性能的影响085
5.3.2用于304L不锈钢且经硝酸铈和氧化铈纳米粒子改性的SHC涂层自愈性的电化学评估093
5.3.3铈浓度对HDG基体上铈掺杂SHC涂层的微观结构和防腐蚀性能的影响099
5.3.4铈盐活化纳米粒子填充硅烷涂层对HDG基体缓蚀作用的评估106
5.4结论和展望115
致谢116
参考文献116
第6章杂化富锌涂层：纳米缓蚀剂和导电粒子掺杂的影响118
6.1简介118
6.2实验过程120
6.2.1材料和制备方法120
6.2.2研究方法121
6.3结果124
6.3.1纳米粒子的研究124
6.3.2涂层和钢基材的研究130
6.4讨论146
6.5结论148
致谢148
参考文献148
第7章新型发光搪瓷涂层154
7.1简介154
7.2搪瓷最重要的性能155
7.3发光特性156
7.4发光瓷釉涂层156
7.5实验材料和过程157
7.6结果和讨论159
7.6.1涂层的形貌特征159
7.6.2涂层的防护性能160
7.6.3发光性能的趋势168
7.7结论173
参考文献173
第8章破损触发的微纳米容器自修复防腐蚀涂料175
8.1简介175
8.1.1成为全球经济问题的腐蚀现状175
8.1.2防止腐蚀的方法175
8.2保护性有机涂层的微米容器和纳米容器制备方法：自愈合涂层vs自防护涂层177
8.3容器类型及其制备方法179
8.3.1LDHs型纳米容器或微米容器179
8.3.2陶瓷芯和聚电解质聚合物壳的容器180
8.3.3含有陶瓷芯和毛孔末端刺激响应塞的容器183
8.3.4直接乳液法或反相乳液法容器185
8.3.5基于界面物理现象的容器186
8.3.6乳液液滴中的界面或本体化学反应制备的容器191
8.4容器中活性剂的释放195
8.5容器在新型保护涂料基质中的分布197
8.6掺有容器的有机自保护涂层的防护性能198
8.7结论200
参考文献200
第9章现代涂料中试生产的重要方面206
9.1简介206
9.2定义206
9.3分散过程207
9.4涂料的一般工艺208
9.5中试209
9.5.1逐步放大209
9.5.2中试布局主要问题210
9.5.3生产装置及其配套装置210
9.5.4水性和溶剂型聚合物基料的中试生产类型211
9.6涂料工业主要设备213
9.6.1搅拌器213
9.6.2研磨机215
9.6.3过滤器217
9.7涂料的检查要点217
9.8涂料工业的一般安全注意事项217
9.9用于涂料的丙烯酸胶乳中试和扩大生产的典型实例218
9.9.1装料的一般过程219
9.9.2中试车间设置219
9.10结论220
参考文献220
第10章用于金属防护的智能绿色转化涂层的溶胶-凝胶法221
10.1简介221
10.2智能化学的发展222
10.3表征方法224
10.3.1光谱分析224
10.3.2热分析228
10.3.3纳米压痕分析229
10.3.4表面形态231
10.4涂层评估232
10.4.1实验室试验232
10.4.2户外试验240
10.5结论248
致谢248
参考文献248
第11章超疏水导电聚合物防腐蚀涂层251
11.1简介251
11.2腐蚀防护251
11.2.1转化涂层251
11.2.2有机涂层252
11.3导电聚合物防腐蚀涂层252
11.3.1涂覆工艺252
11.3.2腐蚀防护机理253
11.3.3导电聚合物实例254
11.4超疏水防腐蚀涂层256
11.4.1理论背景256
11.4.2制备方法257
11.5超疏水导电聚合物防腐蚀涂层259
11.6结论260
致谢260
参考文献260
第12章聚合物-缓蚀剂掺杂涂层的智能防护264
12.1简介264
12.2钢筋混凝土中的应用266
12.3电纺丝智能涂层269
12.4溶胶-凝胶涂层的腐蚀控制272
12.5结论276
致谢276
参考文献276
第13章热致变色二氧化钒智能涂层的性能及应用281
13.1VO2的简介和性质281
13.1.1VO2的合成方法282
13.1.2VO2相变开关时间283
13.1.3原子氧辐照对VO2性质的影响284
13.1.4掺杂对VO2相变的影响284
13.2应用286
13.2.1全光开关287
13.2.2电开关287
13.2.3VO2基杂化超材料器件288
13.2.4VO2等离子体器件289
13.2.5VO2基射频微波开关293
13.2.6智能窗口293
13.3结论294
参考文献294
第14章单组分自修复防腐蚀涂层：设计方案与实例300
14.1简介300
14.2单组分自修复防腐蚀涂层的设计方案301
14.2.1传统自修复材料的制备301
14.2.2单组分自修复防腐蚀涂层的设计305
14.3单组分自修复防腐蚀涂层举例306
14.3.1二异氰酸酯基单组分自修复防腐蚀涂层306
14.3.2有机硅烷基单组分自修复防腐蚀涂层314
14.4结束语和观点320
参考文献321
第15章基于锡酸盐的镁合金智能自修复涂层325
15.1简介325
15.2镁合金类型325
15.3镁腐蚀的常见形式326
15.3.1全面腐蚀326
15.3.2点蚀326
15.3.3缝隙（沉积物）腐蚀327
15.3.4丝状腐蚀328
15.3.5电偶腐蚀328
15.3.6应力腐蚀开裂328
15.3.7晶间腐蚀329
15.3.8腐蚀疲劳329
15.4锡酸盐转化涂层减缓镁腐蚀329
15.4.1锡酸盐转化涂层的合成与测试329
15.4.2锡酸盐涂层的性能330
15.4.3锡酸盐涂层的自修复功能332
15.5结论和展望333
致谢333
参考文献333
第16章电活性聚合物防腐蚀涂层335
16.1简介335
16.2腐蚀335
16.3防腐蚀措施336
16.3.1缓蚀剂336
16.3.2阴极保护336
16.3.3阳极保护336
16.3.4涂层336
16.4聚合物涂层338
16.4.1EAP基涂层338
16.4.2EAP基纳米复合涂层341
16.5结论351
参考文献351
第17章用作生物医学植入体的Ti及Ti合金防腐蚀涂层354
17.1简介354
17.2表面改性方法355
17.3溶胶-凝胶法355
17.3.1浸涂355
17.3.2旋涂356
17.4激光氧化357
17.5阳极氧化357
17.6等离子体电解氧化357
17.7电解沉积法357
17.8复合法358
17.9保护膜358
17.9.1氧化物涂层358
17.9.2羟基磷灰石涂层359
17.9.3复合涂层359
17.9.4杂化涂层360
17.9.5陶瓷涂层360
17.10腐蚀研究360
17.11结论362
参考文献362
第18章腐蚀监测光学传感器366
18.1简介366
18.2光纤传感器的工作原理367
18.2.1光纤布拉格光栅367
18.2.2干涉型光纤传感器367
18.2.3分布式传感器368
18.2.4光强调制器368
18.2.5表面等离子体共振传感器369
18.3腐蚀检测369
18.3.1腐蚀直接测量370
18.3.2利用金属牺牲层直接进行腐蚀测量372
18.3.3腐蚀产物和前驱体的测定375
18.3.4腐蚀控制的相对湿度监测379
18.3.5腐蚀控制的pH光纤传感器380
18.4结论和未来趋势384
致谢384
参考文献384
第19章用于重大文化工程的高性能防腐蚀涂层的表征391
19.1简介391
19.1.1物质文化遗产保护涂层391
19.1.2智能定义：化学智能和物理智能392
19.1.3文化遗产保护常用涂层392
19.1.4文物保护涂层的耐候性研究392
19.1.5开发物质文化遗产用智能涂层的方法394
19.1.6涂层系统的预期挑战395
19.1.7电化学阻抗谱表征保护膜的阻隔性能395
19.2实验细节396
19.2.1涂层基体实验细节396
19.2.2涂覆板老化研究实验细节396
19.2.3基体表征实验细节396
19.3化学智能涂层的测试和表征396
19.3.1户外金属化学智能涂层的耐候性研究396
19.3.2EIS对耐候涂层基材的表征397
19.3.3耐候涂层基体的FTIR表征397
19.4物理智能涂层的表征399
19.4.1在水性纳米复合材料涂层中使用合成纳米黏土399
19.4.2改性纳米黏土以提高与涂层的相容性400
19.4.3纳米黏土改性实验401
19.4.4FTIR表征改性皂石401
19.4.5X射线表征改性皂石401
19.4.6SAXS 数据拟合403
19.4.7AFM表征改性皂石404
19.4.8改性皂石涂层405
19.5物理智能涂层性能测试405
19.5.1EIS研究水性PVDF-黏土纳米复合材料的屏障性能：退火的影响 405
19.5.2电解质溶胀膜中水的电容和体积分数计算406
19.5.3智能涂层性能评价407
19.6结论与未来方向407
致谢408
参考文献408
第20章振动光谱技术腐蚀监测410
20.1简介410
20.2原理410
20.2.1拉曼光谱410
20.2.2红外（IR）光谱411
20.3方法和仪器设备412
20.3.1拉曼光谱412
20.3.2红外光谱413
20.4原位拉曼光谱在腐蚀科学中的应用414
20.4.1溶液腐蚀414
20.4.2大气腐蚀415
20.4.3缓蚀剂416
20.4.4涂层417
20.5原位FTIR在腐蚀科学中的应用420
20.5.1溶液腐蚀420
20.5.2大气腐蚀420
20.5.3缓蚀剂421
20.5.4涂层421
20.6结论422
致谢422
参考文献422
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译者前言
本译著的原著由爱思唯尔集团出版，是世界名校著名专家、学者科研成果的凝练和精华，该著作全面系统地介绍了智能涂层的最新进展和发展前景，并对每类智能涂层所使用的原材料配比、制备方法、防腐蚀原理到防腐蚀工程应用等进行了阐述，具有较强的先进性和前瞻性。
金属材料及其构件在自然环境中使用时，经常遭受严重腐蚀，不仅造成巨大的经济损失，还会引发重大人身安全事故。使用防腐蚀涂层是防止金属腐蚀降低经济损失的有效方法之一。随着工业的不断发展，对防腐蚀涂层提出了更高的要求，具有环境友好性、自洁性、自愈性、腐蚀直观显示性、耐久性等特点的智能涂层脱颖而出。智能涂层正逐步淘汰、取代传统涂层，新型智能涂层的研究开发成为防止金属腐蚀的研究热点之一。本译著的出版适逢其时，既可以作为不同科学和工程背景学生的教学参考书，也可以为我国腐蚀与防护工程领域的科学研究开发新涂层提供理论支持，还可以作为工业界人士的技术指南，并将极大程度降低中国工业腐蚀所造成的经济损失。
我们在翻译本著作的过程中，深刻体会到翻译工作的不易，感受到翻译确实是一件特别艰辛的工作！在平时浏览英文文献时，我们只需要大致理解其意思就可以，但是在翻译过程中，必须完全理解原著的每句话、每个词的精确含义。有时为了理解原著中一个参考文献、一幅图片、一个表格、一句话甚至一个标点符号的确切含义，需要查找、阅读、学习原著所引用的大量原始文献。另外原著为了全面反映智能涂层的最新研究进展和应用成果，由美国、印度、比利时、匈牙利、意大利、德国、新加坡、罗马尼亚、西班牙等国家的一些专家学者每人撰写一到两章，里面各章不仅内容风格迥异，英文写作质量也是参差不齐，而且专业性的缩写、简称、符号更是各不相同，这些在翻译过程中给我们造成很大困扰，好在最终一一得以妥善解决。在本译著的翻译过程中，为了防止给读者造成同样的困扰，我们尽量减少译者人数，只由腐蚀与防护领域的万晔和王秀梅两位高校教授翻译完成。万晔负责翻译前言及第1～10章，王秀梅负责翻译第11～20章。全书由万晔、王秀梅一起统稿完成。原著的内容与我们的研究方向具有很强的相关性，我们完全利用业余时间完成这部译著。
因为原著是专业性极强的技术类著作，为了让更多人容易理解，在完成初稿后，我们又进行第二稿、第三稿、第四稿的完善，对语言进行重新组织和润色，然后再与原著核对，最后对全文进行校对。有时为了保持思路的连续性，时常通宵达旦进行翻译工作，有时为了想出一句恰当的语言描述方法，经常夜不能寐。尽管困难重重，我们仍然深深沉迷于原著所报道的智能涂层技术及其发展前景之中，终于顺利完成这部著作的翻译工作，让我国更多的科技工作者了解和学习先进的智能涂层！由于译者水平有限，加之时间仓促，不妥之处在所难免，敬请读者批评指正！
最后，我们要感谢化学工业出版社对本译著翻译和出版的支持！感谢家人、同事、朋友的鼓励和帮助！
译者
原著前言
现如今，我们使用的绝大多数金属材料都是从热力学稳定的矿物中提取出来的。然而当这些金属材料暴露在自然环境中时，又容易通过腐蚀形式回复到其自然稳定化合物的状态，造成很大破坏。因此，很久以来，人们一直十分关注腐蚀带来的有害影响。如今，金属腐蚀给人们生产和生活造成了巨大的经济损失。研究报告指出在许多工业化国家，由于腐蚀造成的经济损失占国内生产总值的3%～4%。仅以美国为例，由于腐蚀每年大约损失五万亿美元。防止这些损失的一个有效方法就是使用涂层。古代，人们使用蛋清、树胶和沥青作为涂层。现在工程师们可以利用高分子技术和纳米技术将功能性和美学融入涂层设计之中。在现代社会，几乎所有的人造物品都采用保护性或装饰性涂层。世界涂层工业每年生产大约一万亿美元的涂层。由于对涂层性能的要求日益增加，如环境友好性、自洁性、自愈性、腐蚀显示性、耐久性等，以前的传统涂层慢慢被淘汰，人们更注重研发新型的智能涂层。
本书由先进涂层技术领域的专家所写的论文汇编而成。第1章描述了涂层对金属保护的电化学基本原理。第2章讨论了腐蚀的重要性及其对经济的影响，同时考虑到很多当代涂层以及使用智能涂层的重要性。第3章论述了金属及其合金的有机和无机预处理方法，包括使用铬酸盐和磷酸盐转化涂层、镧系元素转化涂层。第4章介绍了有机金属化合物合成的经济性工艺流程、在化学气相沉积法过程中使用有机金属前驱体制备防护性涂层以及涂层使用过程中的增长机制。第5章说明了在自愈性涂层中铈离子的作用。第6章讨论了采用多吡咯和纳米粒子的杂化富锌涂层腐蚀防护体系。第7章讨论了添加具有发光特性的铕和镝元素的新型发光搪瓷涂层。第8章讨论的是含有缓蚀剂纳米或微米容器的受损涂层的自愈。从工艺的角度来看，第9章提供了将涂层从实验室过渡到中试生产中不易被发现的临界关键参数信息。第10章论述了一种新型的智能准陶瓷有机硅转化膜，并且讨论了各种涂层分析技术的结果，比较了准陶瓷涂层与其他商业涂层的耐腐蚀性能。第11章探讨了使用导电聚合物作为超疏水涂层。第12章介绍了使用封装缓蚀剂的各种缓蚀机理。第13章讨论了热致变色二氧化钒在智能涂层发展中的应用。第14章介绍了含有机硅烷和二异氰酸酯的单组分涂层中缓蚀剂的微胶囊化。而在第15章中讨论了使用锡酸盐自修复涂层对镁合金进行保护。第16章介绍了使用导电电活性聚合物进行防腐蚀。第17章讨论了通过使用包括钝化膜的一系列保护涂层来控制钛合金生物医学植入物的腐蚀。第18章详细介绍了光纤传感器在腐蚀监测中的应用。第19章指出了用纳米黏土配制的水性树脂智能涂层在保护文化遗产领域的重要性。最后，第20章介绍了拉曼光谱和红外光谱技术的重要性和适用性。
我们希望本书能为不同学科和工程背景的学生提供有用的信息。本书不仅可以作为研究生学习的参考书，也可以作为工业界人士的技术指南。本书编辑们也要感谢技术腐蚀协作组织（TCC）的组织者，特别是Richard Hays副主任，以及负责采购、科研和后勤的腐蚀政策和监督办公室，给了我们在腐蚀这个既有科学性又有工程性的重要领域进行合作的机会。我们希望这本书能为涂层的创新发展起到抛砖引玉的作用。
Atul Tiwari博士
James W. Rawlins博士
Lloyd H. Hihara博士
美国
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