智慧防蝕鍍膜發展概況及市場商機

 

刊登日期:2016/5/5
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腐蝕是材料失效的主要形式之一,在金屬表面施予防蝕鍍膜處理是最有效、最普遍的方法。時至今日,防蝕鍍膜已從最初的被動防護,即僅發揮膜層的物理隔絕作用,逐漸發展到主動防護,進一步延長使用壽命。智慧防蝕鍍膜係指能夠對膜層的破壞處作出反應(變色、電性發生變化等),甚至具備自修復能力,阻止腐蝕進一步發生的一種智慧型鍍膜。

與傳統防蝕鍍膜相較來看,智慧防蝕鍍膜大幅度地提高鍍膜的防蝕期效,減少維修工作及成本。智慧防蝕鍍膜為主動式表面防護技術的典型代表,具有自診斷、自修復的功能。智慧防蝕鍍膜具有巨大的經濟效益及發展空間,可以預見的是,透過持續的技術精進,在不久的未來,智慧防蝕鍍膜可望在3C、運輸工具、建築 、能源等產業獲得更為廣泛的應用商機。

智慧防蝕鍍膜的設計原則
智慧防蝕鍍膜主要包括防蝕層,直觀顯示層以及自修復層。其中直觀顯示層及 自修復層含括了智慧防蝕鍍膜的關鍵技術, 實現智慧防蝕鍍膜自診斷、自修復功能。防蝕層位於整個膜層系統的最底層,直接與底材接合,防蝕層的成分相較於傳統的防蝕鍍膜並無二致,主要發揮防蝕功能。

直觀顯示層能將膜層變化直觀地顯示出來,使鍍膜具備自診斷功能。如果膜層發生異常變化(破損、過度擠壓、底材發生腐蝕),顯示層中的某些成分會對異常變化做出相對的反應,並引發膜層產生外觀變化。自修復層能使膜層於裂縫產生後,進行自動修補,防止腐蝕介質的滲入,且與腐蝕環境隔離,防止底材進一步腐蝕。

智慧防蝕鍍膜發展概況
1. 腐蝕偵測鍍膜
所謂腐蝕偵測鍍膜,係指能對膜層的破壞處作出示警作用(如變色、電性發生變化等)的智慧鍍膜。腐蝕偵測鍍膜主要是由防蝕層及直觀顯示層所組成,防蝕層位於整個膜層系統的最底層,直接與基材相連接。防蝕層的成分與傳統的防蝕鍍膜沒有差異,主要是發揮防蝕功能。直觀顯示層可將鍍膜變化直接顯示出來,使得鍍膜具備自診斷功能。如果膜層發生了異常變化(破損、過度擠壓、底材發生腐蝕),膜層中的一些成分會對異常變化做出相對應的反應,並引發膜層發生顯著的變化。

2. 自修復表面防蝕技術
防蝕鍍膜是人類挑戰鏽蝕的重要工具,然而,膜層會因受到外力的衝擊而發生損傷及脫落,使金屬表面不能得到有效防護。自修復技術可以使防腐鍍膜在受到環境因素或外力的影響,產生各種損傷的時候(如出現微裂紋,並逐漸蔓延、擴張,導致鍍膜出現裂縫等),能夠進行自修復,可以消除隱患,延長膜層使用壽命,實現對底材的長效防蝕保護。顯然,將自修復功能引入到主動防蝕膜層中,製備一種在外界環境中能將化學防蝕與物理被動防蝕運作自如地結合在一起,即可以反覆進行自我損傷修補,成為一種可以長期穩定使用的智慧防蝕鍍膜,是未來先進防蝕技術的研究目標。



圖一、微膠囊自修復膜作用

(1)仿生自修復防蝕膜
仿生自修復模仿自生命系統,其核心是能量補給及物質補給、模仿生物體損傷癒合的原理,使材料對內部或者外部損傷能夠進行自癒合、自修復,從而消除隱患、增強材料的強度及延長使用壽命。修復過程的……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。



圖二、中空纖維自修復膜作用

作者:陳仲宜 / 金屬工業研究發展中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」353期,更多資料請見下方附檔。

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