南昌大学 王信刚团队:固废锂渣与生物基材料构建仿生防护,自愈合与螯合双功能微胶囊实现98.76%钢筋缓蚀效率!

绿碳建材

碳索未来

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本研究以“绿色芯材-智能壁材-固废乳化剂”为设计理念，系统构建并解析了SAMIC的协同缓蚀机制：采用疏水改性锂渣（LS）作为Pickering乳化稳定剂替代传统表面活性剂，包裹天然亚麻籽油（遇碱皂化形成物理屏障），并以香草醛合成的席夫碱（VSB）作为壳材（C=N键特异性螯合Fe²⁺形成化学钝化层）；实验证实6 wt%为最佳掺量，此时砂浆抗压强度恢复率达136.13%，氯离子扩散愈合率达35.17%；电化学阻抗谱与Tafel测试表明其缓蚀效率高达98.76%，XPS与DFT计算从原子尺度验证了VSB-Fe²⁺配位键的形成及电子结构优化，且通过对比传统微胶囊定量揭示化学螯合贡献约占48.21%，远超单一物理修复系统。

（图名都统一放在图片下方)

研究动机概念框架

SAMIC的合成与制备过程

合成过程关键参数的表征： VSB的1H NMR谱； 不同粒径LS颗粒的Zeta电位； TMCS改性前后LS颗粒的接触角； LS颗粒的粒径分布

VSB-LS复合壁材对微胶囊性能的影响

SAMIC对Fe²⁺的螯合性能

 SAMIC0和SAMIC6在不同腐蚀时期的拟合电阻； SAMIC0和SAMIC6腐蚀产物的微观形貌及元素分布

钢筋工作面腐蚀产物表面化学状态的XPS分析： 全谱， C 1s， Fe 2p， N 1s

CVMIC的微观形貌与核壳结构； CVMIC和SAMIC试样腐蚀23 d后的Tafel曲线对比； VSB及其Fe²⁺配合物的静电势图和前线轨道

SAMIC在砂浆中的自愈合与螯合协同防护机制

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(1) 全链条绿色微胶囊制备成功：利用疏水改性锂渣作为Pickering乳化剂，VSB为壳材，亚麻籽油为芯材，成功制备了SAMIC，实现了原料与合成过程的双重环保。

(2) 优异的力学恢复与耐久性：6 wt% SAMIC在碱性环境中保持稳定，抗压强度恢复率高达136.13%，氯离子渗透愈合率为35.17%，亚麻籽油皂化产物有效填充微裂缝与孔隙。
(3) 高效的双功能协同缓蚀：物理屏障（亚麻籽油皂化）与化学钝化（VSB螯合Fe²⁺）协同作用，缓蚀效率达98.76%；XPS与DFT证实了Fe-N配位键的形成及电子结构优化。
(4) 化学钝化贡献的定量解析：对比传统微胶囊，VSB壳材引发的化学螯合贡献约48.21%的缓蚀增强，验证了自愈合/螯合协同机制的显著优势。

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