Preemptive Thermochromic Smart Coating for Visual Friction Damage Recognition and Corrosion Protection in Offshore Structures

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作者
Zhengsen Wang,Kang Liu,Wanting Xu,Xiaowen Huang,Weixiang Sun,LanYue Cui,Shuoqi Li,Chengbao Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e14449-e14449
标识
DOI:10.1002/smll.202514449
摘要

Steel cables serving in offshore energy systems are prone to rapid degradation under the coupled effects of friction-induced wear and marine corrosion, leading to severe safety and reliability concerns. Early recognition of micro-defect initiation and real-time damage monitoring remain formidable challenges due to the difficulty in detecting sub-surface micro-damage. Herein, we present a sandwich-structured thermochromic smart coating that enables preemptive, visual detection of frictional heating prior to irreversible damage. The coating integrates silica-encapsulated thermochromic microcapsules (TC@SiO2) comprising crystal violet lactone (CVL), bisphenol A (BPA), and n-hexadecanol as a responsive sensing layer between polyurea (top) and epoxy (bottom) matrices. Upon frictional heating, electron transfer between CVL and BPA induces C─O─C bond cleavage and chromophore disruption, triggering a solid-liquid phase transition and color fading that visually warning micro-damage events. Meanwhile, hydrogen-bond interactions between the microcapsules and the polymer network further enhance mechanical robustness and coating integrity, yielding superior tribological performance (5.86 × 10-5 mm3 N-1 m-1) and long-term corrosion resistance (5.144 × 109 Ω·cm2 after 70 days immersion). This work establishes a cost-effective and intuitive strategy for early friction monitoring, offering a new paradigm for intelligent protection of marine structural materials.
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