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  近日，西南交通大學材料服役行為與安全評價團隊朱旻昊教授、樊小強教授等，在國際知名期刊Advances in Colloid and Interface Science上發表題為“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、力學性能、摩擦學性能，隨后總結了Ti3C2Tx MXene增強高分子聚合物在磨蝕防護方面的最新進展，最后討論了Ti3C2Tx MXene基高分子聚合物用于磨蝕防護的現有挑戰和未來方向。

研究要點1：

圖1. Ti₃C₂T_x MXene的刻蝕及剝離過程。

研究要點2：

  2D Ti₃C₂T_x MXene在聚合物涂層中的應用需要面對以下挑戰：（1）與聚合物的界面相容性及分散穩定性差，（2）Ti₃C₂T_x MXene高導電性引發的電偶腐蝕效應，（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3：

圖 6. Ti₃C₂T_x MXene力學性能總結。

研究要點4：

圖 7. Ti₃C₂T_x MXene本征摩擦學性能。

研究要點5：

  Ti₃C₂T_x MXene及其復合物增強聚合物的摩擦學/力學性能。 

  Ti₃C₂T_x MXene具有高比表面積、優異的力學性能、親水性表面，這些本征性能是制備Ti₃C₂T_x MXene基有機復合物的堅實基礎。Ti₃C₂T_x MXene基有機復合物在磨蝕防護領域展現出巨大的應用潛力，為進一步促進Ti₃C₂T_x MXene在磨蝕防護領域的應用，研究學者可從以下方面進行探索：

  （1）大規模綠色制備：雖然目前已經提出了許多安全、環保的制備策略，但將其規模化仍是一大挑戰。

  （2）提高結構穩定性：Ti₃C₂T_x MXene存在穩定性差的問題，在空氣及水溶液中容易氧化，因此亟需提升Ti₃C₂T_x MXene穩定性。

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

  （4）Ti₃C₂T_x MXene基聚合物腐蝕/摩擦學性能：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/聚合物系統多尺度計算。 

圖 10. Ti₃C₂T_x MXene/聚合物系統多尺度計算：從表界面科學到工程化應用。

作者簡介/課題組介紹

  朱旻昊  博士，西南交通大學首席教授，博士生導師，國家杰青、“長江學者”特聘教授、“萬人計劃”領軍人才，教育部創新團隊帶頭人、全國優秀博士論文獲得者。材料科學與工程學院院長、軌道交通安全研究院院長、材料先進技術教育部重點實驗室主任。

  主要從事摩擦學（微動摩擦學、鐵路摩擦學等）、表面工程、材料服役行為研究等。曾榮獲國家自然科學二等獎、教育部自然科學一等獎、四川省科技進步二等獎、法國航空航天集團SNECMA科技獎（二等）、茅以升鐵道科學技術獎。已出版專著5部、授權國家發明專利40余項；在國內外學術期刊上發表論文550余篇（SCI收錄200余篇），2009年以來有關“微動（fretting）”的SCI論文在國際上排名第1；擔任國際微動疲勞會議（ISFF）國際執委，主辦國際會議3次。

  樊小強 教授，博士生導師，四川省特聘專家、四川省專家服務團專家。主要從事磨蝕防護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等國際權威期刊發表SCI文章80余篇，授權國家發明專利12件，承擔國家自然科學基金3項、省部級重點項目2項、央/國企合作項目近10項。兼任中國機械工程學會表面工程分會青年工作委員會委員；中國機械工程學會材料分會委員會委員；中國腐蝕與防護學會鐵道設施專業委員會委員；中國腐蝕與防護學會磨蝕與防護技術專委會委員；四川省腐蝕與防護學會理事會理事等。獲第七屆“全國鐵路青年科技創新獎”、獲2016年度中國科學院院長優秀獎、第七屆IFAM優秀青年科學家獎等榮譽。

  課題組網站：https://faculty.swjtu.edu.cn/fanxiaoqiang/zh_CN/index/136633/list/index.htm

工作回顧

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

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、二硫化鉬協同增強效應，構建Ti₃C₂T_x/graphene、Ti₃C₂T_x/MoS₂復合物實現環氧樹脂長效磨蝕防護。

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）構筑Ti₃C₂T_x MXene基有機涂層/無機涂層多梯度結構，避免Ti₃C₂T_x MXene電偶腐蝕效應，實現防腐耐磨一體化。

Corrosion Science 174 (2020) 108813，

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

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

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調控Ti₃C₂T_x MXene導電性，抑制其電偶腐蝕效應。

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 復合物，同時實現提升Ti₃C₂T_x MXene與環氧樹脂界面相容性及Ti₃C₂T_x MXene自修復功能。

Chemical Engineering Journal 419 (2021) 130050，

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

（7）氨基化Ti₃C₂T_x MXene負載BTA修飾的ZIF-8實現Ti₃C₂T_x MXene智能自修復。

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

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

（8）在直流電場下實現Ti₃C₂T_x MXene納米片在樹脂中的定向排列。

Composites Part B 231 (2022) 109581，

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