自修復防腐涂層是指在遭受環境或外力損傷破壞后，可以自行修復從而仍具備良好防腐性能的一種新型智能材料。自修復涂層的設計方法主要是通過基于實驗的樹脂鏈段設計、填料設計和制備工藝調控，獲得具有良好修復性能的防腐材料。近年來，計算材料學技術飛速發展，其利用熱力學計算和動力學模擬來預測并設計新材料的結構和性能，是連接材料學理論與實驗的橋梁。自修復防腐涂層的理論計算研究有利于理解微觀層面的自修復行為，指導自修復防腐涂層的制備與性能優化，并大幅度降低成本。北京科技大學張達威教授團隊綜述了計算材料學在自修復防腐涂層領域的研究進展，介紹了目前基于外援型和本征型兩種自修復防腐涂層體系研究的多種計算方法，主要包括分子動力學、密度泛函理論計算、蒙特卡羅模擬和有限元分析等。這些計算方法可以從微觀和宏觀角度對防腐涂層體系進行直觀的機理解釋和性能預測。動態鍵所進行的交換反應及自愈過程、微膠囊的破裂及愈合劑的釋放過程、緩蝕劑在基底的吸附方式和吸附強度等都能在自修復防腐涂層的理論研究中得以體現。分析了這些計算模擬方法在自修復涂層方面應用的優勢與不足，為自修復防腐涂層的開發與應用提供了理論支持。未來將進一步加強計算模擬、實驗研究、人工智能、大數據分析和機器學習技術的深度融合，建立涂層自修復性能數據庫，更高效地進行材料篩選和設計，從而在自修復涂層的研究和應用中實現突破。

關鍵詞：計算材料學；自修復；防腐涂層；微膠囊；緩蝕劑；分子動力學；密度泛函理論；有限元分析

陳偉婷, 王金科, 郭鑫, 等. 計算材料學在自修復涂層領域的研究進展[J]. 表面技術, 2024, 53(22): 1-15.

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