二維納米材料已經證明了其在保護金屬免受腐蝕和磨損方面的潛在應用。然而，在納米復合涂層中，二維納米片的容易團聚和復雜的功能化仍然是一個挑戰。本文采用靜電協同組裝策略合成了共摻雜的MgAl-V
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74-層狀雙氫氧化物(LDH)與過渡金屬碳化物(Mo
2CTx)納米片復合材料(CV-LDH-MXene)。在層層組裝后，納米片復合涂層的厚度為- 6.9 μm。腐蝕結果表明，與純LDH涂層相比，加入CV-LDH-MXene納米復合涂層可使阻抗在10~2 Hz時提高1個數量級，并使腐蝕電流密度降低約30倍。摩擦結果表明，CV-LDH-MXene納米片復合材料磨合后摩擦系數維持在0.09，表現出良好的相對穩定和抗磨性能。這些現象證實了V
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74-插層與層狀組裝Mo
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x MXene的協同作用，達到了穩定的抗腐蝕和耐磨性能。這一研究對LDH和MXene納米片的制備具有重要意義，并在防腐蝕和抗磨應用方面邁出了巨大的一步。特別是推動航海儀器、水下武器、海水電池在造船工業和海洋工程中的應用。
圖1. 共摻雜MgAl-V
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74− LDH/Mo
2CT
x納米片復合材料的合成過程示意圖。
圖2. 共摻雜MgAl-LDH、共摻雜MgAl-V
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74− LDH、共摻雜MgAl-V
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74− LDH/Mo
2CTx納米片復合材料的表征。
圖3. (a) OCP的演變和(b) LA51和所有膜層在3.5 wt % NaCl溶液中浸泡1 h后的極化電位動力學曲線的極化曲線。
圖4. 不同標本在3.5 wt % NaCl溶液中浸泡不同時間后的Nyquist曲線。
圖5. 不同試樣浸泡后的電化學阻抗譜。
圖6 (a) C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene摩擦系數的變化;(b) Si
3N
4球和合金板與C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene樣品磨損體積的比較;(c−e) C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene樣品的Si
3N
4球磨損軌跡和C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene合金板的三維形貌。
圖7 LA51合金的腐蝕/磨損防護示意圖。
相關科研成果由重慶大學材料科學與工程學院Shuang Yi等人于2023年發表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02276）上。原文：Doubly Doped Mg-Al?V
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74− Layered Double Hydroxide/Mo
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x MXene Nanosheet Composites for Wear- and Corrosion-Resistant Coatings。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.3c02276。
轉自《石墨烯研究》公眾號
