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智能防腐涂层不同于传统意义上的防腐涂层,它们能响应环境的变化,继而调整自身的性能参数,激发涂层的自修复功能,防止底材进一步腐蚀。本课题基于两类刺激响应型智能防腐涂层,即：光响应型改性二氧化钛涂层和含有pH响应型纳米容器的涂层,研究它们对于环境变化的响应性能并对金属表面腐蚀过程进行积极干预的作用机理。通过溶胶-凝胶法在316L不锈钢表面制备了不同铬离子掺杂浓度的纳米二氧化钛涂层。所得涂层均一致密,纳米晶粒尺寸可达10.57nm,且纳米晶由锐钛矿和金红石两相组成,Cr3+进入到锐钛矿相的晶格中,Cr6+则以Cr042-或Cr2O72-盐的形式附着在Ti02纳米颗粒表面。光照条件下,铬离子掺杂能够增强Ti02涂层的光电防腐性能,并且当掺杂浓度为1%时,涂层电极的开路电位以230mV的电位差低于316L不锈钢的自腐蚀电位,比纯Ti02涂层的光下开路电位低55mV。阐明Cr3+/Cr4+氧化反应的能级位置、锐钛矿相与金红石相的比例以及晶粒尺寸是影响Cr-TiO2涂层光电活性的关键因素。暗态条件下,Cr-TiO2涂层不但具有较好的物理阻隔功能,还能够为金属基体提供积极的防腐功能。SEM-EDX分析证实,所掺杂的铬离子能够从涂层的破损处释放出来,并在破损处形成一定的物理屏障抑制腐蚀进程,使得Cr-TiO2涂层具有一定的自修复功能。采用水热法制备了不同铬离子掺杂浓度的纳米二氧化钛涂层。与溶胶-凝胶法相比,水热法所得涂层的致密程度大幅提高,晶粒尺寸减小至7.17nm。光下测试表明,该法制得的1%Cr-TiO2涂层具有最佳的光生阴极保护效果,其光下开路电位低于316L不锈钢的自腐蚀电位近200mV,但不及溶胶-凝胶法制得的1%Cr-TiO2涂层的保护效果。暗态条件下,两种方法相比,水热法制得的涂层能够为金属提供更佳的物理阻隔作用,5%Cr-TiO2涂层的腐蚀防护效率可达99.8%；同时,该涂层在制造人工缺陷后的阻抗测试中低频阻抗模值无明显下降,均稳定在1×105Ωcm2以上,高于溶胶-凝胶法所得涂层近一个数量级,显示出水热法所得涂层中掺杂的铬离子能够更加有效地发挥其自修复功能。选取环境友好的铈元素作为掺杂离子,经溶胶-凝胶法制得不同掺杂浓度的Ce-TiO2涂层。X射线光电子能谱分析表明,铈元素以Ce3+和Ce4+两种形态富集于Ti02晶粒表面。光照条件下,0.5%Ce-TiO2涂层光生阴极保护效果最佳,其光下开路电位低于316L不锈钢自腐蚀电位225mV,光电防腐性能优于纯Ti02涂层,但弱于溶胶-凝胶法所得1%Cr-TiO2涂层。阐明Ce3+/Ce4+还原反应的能级位置是影响Ce-TiO2涂层光电活性的关键因素。暗态测试表明,一方面钟掺杂能够提高Ti02涂层的物理阻隔功能,且0.5%Ce-TiO2涂层的防护效率最高(96.2%)；另一方面,在Ce-TiO2涂层表面制造人工缺陷后的测试中,代表不锈钢钝化膜保护性能的界面电阻仅由1×105Ω cm2减小至7×10。Ωcm2,降幅显著小于纯Ti02涂层,但仍大于Cr-TiO2涂层,表明铈离子能够抑制缺陷处的腐蚀进程,但其缓蚀性能不及铬离子。选取L-组氨酸作为绿色缓蚀剂,制备中空介孔二氧化硅微球作为纳米容器用以储存该小分子缓蚀剂,结合自组装纳米颗粒(SNAP)溶胶工艺,在Q235钢表面制备含有pH响应型纳米容器的SNAP涂层。该纳米容器的最大吸附装载能力可达39%,并且纳米容器中缓蚀剂的释放具有良好的pH响应性能,120min内在pH=10和pH=2的缓冲溶液中L-组氨酸的释放量分别是在pH=7的缓冲溶液中的3.3倍和2.9倍。含有此pH响应型纳米容器的SNAP涂层在0.5mol/L NaCl溶液中浸泡的48h内,稳定性优于缓蚀剂直接掺杂的SNAP涂层,涂层电阻值均保持在5×106Ω cm2以上,并且在涂层表面制造人工缺陷后,腐蚀进程并无扩展,低频阻抗模值趋于稳定(2×105Ω cm2),而纯SNAP涂层的低频阻抗模值降幅达一个数量级。