第一作者：陈伟婷
通讯作者：张达威教授
第一作者单位：北京科技大学
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.22.001
基金项目：国家自然科学基金（52371049）；中国船舶集团有限公司第七二五研究所（LSMRI）海洋腐蚀与防护重点实验室研究基金（JS220414）自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后，可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控，获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来，计算材料学技术飞速发展，其利用热力学计算和动力学模拟来预测并设计新材料的结构和性能，是连接材料学理论与实验的桥梁。自修复防腐涂层的理论计算研究有利于理解微观层面的自修复行为，指导自修复防腐涂层的制备与性能优化，并大幅度降低成本。北京科技大学张达威教授团队综述了计算材料学在自修复防腐涂层领域的研究进展，介绍了目前基于外援型和本征型两种自修复防腐涂层体系研究的多种计算方法，主要包括分子动力学、密度泛函理论计算、蒙特卡罗模拟和有限元分析等。这些计算方法可以从微观和宏观角度对防腐涂层体系进行直观的机理解释和性能预测。动态键所进行的交换反应及自愈过程、微胶囊的破裂及愈合剂的释放过程、缓蚀剂在基底的吸附方式和吸附强度等都能在自修复防腐涂层的理论研究中得以体现。分析了这些计算模拟方法在自修复涂层方面应用的优势与不足，为自修复防腐涂层的开发与应用提供了理论支持。未来将进一步加强计算模拟、实验研究、人工智能、大数据分析和机器学习技术的深度融合，建立涂层自修复性能数据库，更高效地进行材料筛选和设计，从而在自修复涂层的研究和应用中实现突破。
关键词：计算材料学；自修复；防腐涂层；微胶囊；缓蚀剂；分子动力学；密度泛函理论；有限元分析
陈伟婷, 王金科, 郭鑫, 等. 计算材料学在自修复涂层领域的研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(22): 1-15.
CHEN Weiting, WANG Jinke, GUO Xin, et al. Research Progress of Computational Materials Science for the Self-healing Coatings[J]. Surface Technology, 2024, 53(22): 1-15.
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审核|汪 潇
编辑|邓李旸
