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液化天然氣(LNG)作為公認的最清潔能源之一，對其儲存技術的研究至關重要。全混凝土LNG儲罐的內外罐均使用預應力混凝土建造，與傳統的LNG儲罐相比，其取代了9%鎳鋼內罐金屬材料，大大縮短了建造時間并降低了成本，具有廣闊的應用前景。但是，LNG的低表面張力和混凝土的多孔特性會導致LNG直接接觸混凝土時發生滲透，帶來安全隱患。因此，設計制備一種混凝土耐超低溫抗液滲涂層對解決全混凝土LNG儲罐的液密性問題和推進LNG儲存技術的發展具有重要意義。

本項研究從全混凝土LNG儲罐存儲液化天然氣的實際工況需求出發，設計了表面疏油層和底部抗滲層的復合涂層結構，制備了一種耐超低溫抗液滲的改性納米二氧化硅-樹脂復合涂層（圖1）。

圖 1 改性納米二氧化硅-樹脂復合涂層制備工藝

對涂層進行疏油性、抗滲性及耐超低溫性進行測試。結果表明，涂層對小分子烷烴油的接觸角＞150°，具有優異的疏油性。液氮冷凍處理24h后，接觸角仍保持在150°以上，表現出良好的超低溫穩定性（圖2）。

圖 2 （a-c）礦物油在普通試塊表面、涂層試塊表面、超低溫處理涂層試塊表面浸潤狀態；（d）涂層試塊對礦物油、乙二醇、二碘甲烷、正十六烷、水的接觸角；（e）涂層疏油示意圖；（f）涂層試塊隨液氮冷凍處理時間接觸角的變化

表面疏油層與底部抗滲層的復合結構對小分子烷烴油具有“雙重抗滲”功能，與未涂覆涂層的試塊相比，涂層試塊對礦物油的吸油率下降幅度超過90%。超低溫處理后，涂層試塊對礦物油的吸油率下降幅度仍可超過80%，表現出優異的耐超低溫性能（圖3）。這種復合涂層有望顯著提高全混凝土LNG存儲罐的液密性，在各種超大型低溫儲液設備和極端環境下的建筑結構中具有廣泛的應用前景。

圖 3 （a）普通試塊、涂層試塊、超低溫冷凍處理涂層試塊對礦物油、正十六烷、正庚烷吸油率對比；（b）復合涂層表面改性納米二氧化硅層抗滲示意圖；（c）復合涂層底部樹脂層抗滲示意圖

本項研究成果受到國家自然科學基金、科技部“十四五”重點研發計劃等項目支持。蔣正武教授可持續混凝土團隊多年來一直致力低碳先進土木工程材料可持續化理論與方法的研究主線，近5年累計在Advanced Materials、CCR、CCC、CBM等期刊發表SCI論文70余篇。

上述研究已發表在Elsevier出版集團Progress in Organic Coatings雜志，歡迎大家在以下鏈接下載瀏覽：

https://authors.elsevier.com/c/1ji~T14RJzfUnP