金属材料的腐蚀与防腐是世界各国共同面临的难题之一。在金属表面涂覆聚合物树脂可有效避免材料腐蚀。由于腐蚀环境较为苛刻且复杂,涂层易产生微缺陷并引发金属基底的局部腐蚀。若无及时有效的修复,局部腐蚀反应将迅速扩展并导致涂层提前失效,造成严重的经济损失和安全事故。针对该难题,本论文以提高复合涂层服役寿命为目的,首先提出影响涂层服役性能的基本问题:纳米填料在树脂体系中分布调控及增强机制;涂层微区缺陷的腐蚀行为及抑制思路;复合涂层长周期失效演化机制。围绕这三个基本问题设计制备了系列智能防腐涂层并研究了其防腐作用机制,以提高涂层材料的环境适应性。其一,发展高阻隔耐渗透涂层,增强涂层抗损伤能力;其二,设计自修复涂层,抑制涂层微缺陷处的腐蚀反应;其三,开发腐蚀自预警涂层,实现对腐蚀反应的快速定位及追踪。主要研究内容和结果如下:（1）为增强有机涂层抗损伤能力,合成了一种离子液体-石墨烯纳米材料。通过透射电子显微镜观测到所制备离子液体-石墨烯可均匀分散于水性环氧树脂中。电化学阻抗谱及盐雾测试显示离子液体-石墨烯显著提高了水性环氧涂料的耐环境侵蚀性,有效增强了涂层的阻隔性能。离子液体良好的水溶性,解决了石墨烯纳米片与水性树脂间界面相容性问题,有利于在涂层中形成良好的阻隔层。充分发挥了石墨烯优异的阻隔性能。（2）为抑制涂层微区缺陷处的腐蚀反应,设计了一种石墨烯基纳米容器并制备了纳米容器/环氧复合防腐涂层。在涂层服役初期,纳米容器中石墨烯的存在显著改善了涂层耐介质的侵蚀性,发挥片层材料的阻隔作用;在服役后期或涂层受到损伤后,腐蚀介质易通过损伤位置进入涂层内部并可能引发局部区域的腐蚀反应,纳米容器中缓蚀剂将及时释放至损伤位置并形成缓蚀膜,抑制局部腐蚀过程。（3）从调控树脂分子结构角度,将动态键引入到树脂分子中,制备出本征型自修复环氧弹性体。利用环糊精与金刚烷间的非共价相互作用,所制备涂层可在水下完成缺陷的修复,表现出优异的服役能力。同时,由于石墨烯片层的存在,水、氧等腐蚀介质被阻挡在涂层外部,提高了复合涂层对基底金属的防腐特性。由于弹性体涂层具有良好的自愈性和抗渗透性能,有效抑制了缺陷界面处金属的氧化活性和腐蚀扩展。（4）为准确定位涂层缺陷,将负载腐蚀响应探针菲啰啉的纳米容器引入涂层中,实现局部腐蚀反应的自动预警。涂层损坏将引发缺陷处金属基底的电化学腐蚀并产生金属离子。利用腐蚀响应剂菲啰啉与亚铁离子的显色反应,缺陷处的局部腐蚀可在五分钟内以明显的橙红色显示出来。通过涂层不同部位颜色的变化,可准确定位腐蚀反应产生的位置以及涂层的失效过程,实现了腐蚀反应的可视化。（5）合成了一种腐蚀自预警与自修复聚氨酯树脂,以实现对局部腐蚀的追踪及涂层长周期防腐机制探究。动态氢键的存在保证了合成的聚氨酯弹性体在无需外部能量输入的情况下,在室温（88%）、-20oC（65%）和盐水（61%）等多种条件下都具有良好的自愈合性能。金属局部腐蚀可由明显的可见信号和荧光衰减行为反映出来,主要由于形成了红色的、非荧光的菲啰啉-铁配合物。所制备的聚合物同时具备可逆修复与腐蚀早期预警功能,展示出优异的环境适应性。