受珍珠“磚&泥”結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，將改性后的MoS ₂ /MXene異質(zhì)結(jié)作為“磚”復(fù)合到作為“泥”的聚脲改性有機硅基體(Pun)中，制備出具有持久防腐特性和智能防污模式的仿生珍珠復(fù)合涂層(Pun-HJT _x ) （圖1） 。 一方面，MoS ₂ /MXene上的羥基可與Pun主鏈形成 氫鍵作用 ， 進而作為提供了物理交聯(lián)位點的“磚”，提高了涂層的交聯(lián)密度，減輕了因溶劑蒸發(fā)而產(chǎn)生的針孔等缺陷 ，并使涂層具有優(yōu)異的防腐、防污和自愈性能。另一方面，作為“泥”的Pun由柔性基團(醚基團和硅氧烷基團)和剛性基團(苯環(huán)和尿素基團)組成，兼具剛性和柔韌特性。 進一步通過氫鍵作用填補不同“磚”塊間的空間，有效防止MoS ₂ /MXene的直接接觸，大幅改善MoS ₂ /MXene的納米聚集程度，從而形成獨特的“磚&泥”結(jié)構(gòu)。

圖1 仿生珍珠納米復(fù)合涂層的設(shè)計原理

通過對納米復(fù)合涂層的防腐蝕特性進行系統(tǒng)表征， 相對于商用PDMS，仿生珍珠復(fù)合涂層(Pun-HJT _x )表現(xiàn)出優(yōu)異的防腐蝕特性，其具備較低的腐蝕敏感度的同時，對各類腐蝕介質(zhì)還具備極強的抵御能力，其中Pun-HJT _0.5 的表現(xiàn)出比商用PDMS高出4個數(shù)量級的防腐蝕性能。 這主要是由于聚合物鏈與MoS ₂ /MXene形成了仿生的“磚&泥”結(jié)構(gòu)，在腐蝕介質(zhì)豐富且活躍的界面層中提供了強大的協(xié)同防腐機制。并且由于氫鍵的存在， “磚&泥”結(jié)構(gòu)使得涂層更加致密，增強了涂層對界面腐蝕介質(zhì)的隔離效果 。此外，如果腐蝕介質(zhì)進一步滲透，在“磚&泥”結(jié)構(gòu)中，充當“磚”的異質(zhì)結(jié)將呈現(xiàn)出 迷宮效應(yīng)，起到物理屏障的作用的同時并發(fā)生PSR反應(yīng) ，從而增強涂層的耐腐蝕性（圖2）。

在防污性能方面，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的加入賦予了涂層出色的智能防污性能，實現(xiàn)了“防御”和“進攻”模式之間的無縫轉(zhuǎn)換，以滿足不同的防污要求（圖3）。此外，該研究還展示了涂層的自修復(fù)性能，納米復(fù)合涂層利用MoS ₂ /MXene作為激活框架，使得Pun-HJTx表現(xiàn)出相對于商用PDMS更強大機械性能的同時，還賦予了其多源自愈能力，最高自修復(fù)率可達99.46%（圖4）。

圖2  仿生珍珠涂層的防腐蝕性能與防腐蝕機理

圖3  仿生珍珠涂層的防污抗腐蝕性能