在(zai)現代(dai)材(cai)料(liao)科學(xue)領(ling)域(yu)，樹(shu)脂基(ji)復(fu)合(he)材(cai)料(liao)憑借其高比強(qiang)度(du)、耐腐蝕(shi)及易(yi)加(jia)工等(deng)特(te)性，廣泛應用於航(hang)空航(hang)天、汽(qi)車(che)制(zhi)造(zao)及建(jian)築工程(cheng)等(deng)領(ling)域。然而，材(cai)料(liao)的耐(nai)水(shui)性能(neng)直(zhi)接(jie)影(ying)響其長(chang)期服役(yi)穩(wen)定性(xing)，尤其在(zai)潮(chao)濕或水(shui)環境(jing)中，樹(shu)脂基(ji)體(ti)的(de)水解、溶(rong)脹(zhang)及界(jie)面脫粘(zhan)等(deng)問(wen)題可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)復(fu)合材(cai)料(liao)性能(neng)劣化。本文(wen)將聚焦樹(shu)脂材(cai)料(liao)耐水(shui)性(xing)能(neng)表征方法，結(jie)合低(di)場(chang)核磁共(gong)振（LF-NMR）技(ji)術(shu)的前(qian)沿(yan)應用，探(tan)討(tao)復合(he)材(cai)料(liao)耐久(jiu)性(xing)優化(hua)的新思路。

壹(yi)、樹(shu)脂材(cai)料(liao)耐水(shui)性(xing)能(neng)的(de)關鍵影響因素

樹(shu)脂作(zuo)為復(fu)合材(cai)料(liao)的基(ji)體(ti)，其化(hua)學(xue)結(jie)構與(yu)交(jiao)聯(lian)密(mi)度(du)是(shi)決(jue)定耐(nai)水(shui)性的(de)核心(xin)要(yao)素。例(li)如，環(huan)氧(yang)樹(shu)脂因(yin)含(han)極(ji)性基團(tuan)易(yi)吸濕，而聚(ju)氨酯(zhi)樹(shu)脂通(tong)過(guo)優(you)化(hua)硬段與(yu)軟段比例(li)可顯(xian)著(zhu)提(ti)升耐(nai)水等(deng)級。此(ci)外(wai)，填料(liao)與助(zhu)劑(ji)的選(xuan)擇亦(yi)至關重(zhong)要(yao)：納(na)米級無(wu)機(ji)填(tian)料(liao)可形成(cheng)物理(li)屏障延(yan)緩(huan)水滲(shen)透(tou)，而憎水(shui)劑(ji)的添(tian)加(jia)能(neng)降(jiang)低材(cai)料(liao)表面張力，減(jian)少水分(fen)吸附(fu)。實(shi)驗室常(chang)用的(de)浸泡測(ce)試、濕熱循環(huan)試驗及電化學(xue)阻(zu)抗譜(pu)（EIS）等(deng)方(fang)法，可(ke)量(liang)化(hua)評估材(cai)料(liao)在水(shui)環(huan)境(jing)中的質(zhi)量(liang)變(bian)化、力學(xue)性(xing)能(neng)衰(shuai)減(jian)及微(wei)觀結(jie)構損(sun)傷(shang)。

二、復(fu)合材(cai)料(liao)設計(ji)中的耐(nai)水(shui)協同(tong)機(ji)制(zhi)

復(fu)合材(cai)料(liao)通過(guo)多(duo)相(xiang)界(jie)面協同(tong)作(zuo)用實(shi)現性能(neng)優(you)化。以(yi)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂為例(li)，纖(xian)維(wei)表面偶聯(lian)劑(ji)處(chu)理(li)可(ke)增(zeng)強(qiang)界(jie)面粘(zhan)結(jie)力，抑制(zhi)水(shui)介(jie)質(zhi)的(de)界(jie)面擴(kuo)散；而層(ceng)間增(zeng)韌設計(ji)（如引入(ru)橡(xiang)膠粒(li)子）則能(neng)吸收裂(lie)紋擴(kuo)展能(neng)量(liang)，延(yan)緩(huan)水致(zhi)分(fen)層(ceng)失效。研究(jiu)表明(ming)，采用梯度(du)功能(neng)復(fu)合技(ji)術(shu)，在材(cai)料(liao)表層(ceng)構建(jian)致(zhi)密(mi)耐水層(ceng)，內(nei)部(bu)保留高韌(ren)性(xing)結(jie)構，可(ke)實(shi)現耐水(shui)性(xing)與力學(xue)性(xing)能(neng)的(de)平(ping)衡。此(ci)外(wai)，仿生設計(ji)理(li)念（如模(mo)仿(fang)荷葉(ye)表面微(wei)結(jie)構）通(tong)過(guo)構(gou)建(jian)超疏(shu)水界(jie)面，為復(fu)合材(cai)料(liao)耐水(shui)改(gai)性提(ti)供(gong)了(le)新方向(xiang)。

三、低(di)場(chang)核磁共(gong)振技(ji)術(shu)的微(wei)觀表征優勢(shi)

傳(chuan)統評(ping)價(jia)方法（如重(zhong)量(liang)法）雖然操(cao)作(zuo)簡(jian)便，但(dan)僅能(neng)提(ti)供(gong)粗(cu)略(lve)的(de)防水性能(neng)評(ping)估，無(wu)法揭(jie)示(shi)材(cai)料(liao)內(nei)部(bu)結(jie)構變(bian)化(hua)及分(fen)子運動特(te)性的(de)變(bian)化(hua)。新型評價方(fang)法（如太(tai)赫茲波(bo)譜(pu)和(he)介(jie)電分析(xi)）盡(jin)管(guan)在某些(xie)方(fang)面表現出優(you)勢(shi)，但仍(reng)存(cun)在(zai)壹(yi)定的(de)局限性(xing)。例(li)如，這(zhe)兩(liang)種(zhong)方法的(de)檢(jian)測(ce)精(jing)度(du)僅為±0.5%，當(dang)吸水率低於1%時(shi)，其結(jie)果(guo)可(ke)能(neng)缺(que)乏實際(ji)意(yi)義。此(ci)外(wai)，太赫茲波(bo)譜(pu)對(dui)強(qiang)極(ji)性(xing)基(ji)團(tuan)材(cai)料(liao)（如尼(ni)龍(long)）信號吸收強(qiang)烈(lie)，導(dao)致(zhi)信號衰減(jian)顯(xian)著(zhu)，從(cong)而引入(ru)測(ce)試誤差；而介(jie)電分析(xi)需(xu)要(yao)樣(yang)品(pin)與(yu)電極直接(jie)接(jie)觸(chu)，電極氧化(hua)或界(jie)面效應可能(neng)進(jin)壹(yi)步增(zeng)加(jia)測(ce)量誤差。

低場(chang)核磁技(ji)術(shu)來評(ping)價(jia)材(cai)料(liao)的防水性能(neng)，主(zhu)要(yao)原因在(zai)於該技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)分(fen)析(xi)材(cai)料(liao)內(nei)部(bu)結(jie)構及分(fen)子運動特(te)性，從(cong)而可(ke)更深(shen)入(ru)地(di)揭示(shi)材(cai)料(liao)防水性能(neng)的(de)本質。

其(qi)核心(xin)優(you)勢體現在：

孔(kong)隙(xi)結(jie)構量(liang)化(hua)：通(tong)過(guo)橫(heng)向(xiang)弛(chi)豫時(shi)間（T2）分(fen)布(bu)，精(jing)確(que)解(jie)析(xi)材(cai)料(liao)孔(kong)徑(jing)分(fen)布(bu)及連(lian)通性(xing)，揭示(shi)水分存(cun)儲空間與(yu)傳輸(shu)路(lu)徑(jing)。

界(jie)面相(xiang)互作(zuo)用研究(jiu)：分(fen)析(xi)水(shui) - 樹(shu)脂、水(shui) - 纖(xian)維(wei)界(jie)面的束縛(fu)狀態(tai)，評(ping)估界(jie)面相(xiang)容(rong)性對(dui)耐水性的影響。

動態(tai)過(guo)程(cheng)監(jian)測(ce)：原位追蹤吸濕 - 脫濕循環(huan)中水分(fen)擴(kuo)散動力學(xue)，建(jian)立濕(shi)度(du) - 性能(neng)演(yan)化(hua)模(mo)型。

交聯(lian)密(mi)度(du)評估：基(ji)於弛(chi)豫信號與分(fen)子運動的(de)相(xiang)關性，快速(su)測(ce)定樹(shu)脂固(gu)化(hua)度(du)及交(jiao)聯(lian)網(wang)絡(luo)結(jie)構，指(zhi)導(dao)配(pei)方(fang)優(you)化。

四、應用案例(li)：

測(ce)試了(le)三種(zhong)發(fa)泡(pao)樹(shu)脂的(de)弛(chi)豫曲線(xian)，如下(xia)圖(tu)所示(shi)，並對其(qi)進行(xing)反(fan)演(yan)，得(de)出(chu)硬段(duan)、中間段(duan)、軟(ruan)段(duan)的組(zu)分。

接(jie)著(zhe)將發(fa)泡(pao)樹(shu)脂放(fang)入(ru)重(zhong)水(shui)中，重(zhong)水(shui)是(shi)高(gao)密度(du)水，可(ke)以更有(you)效地(di)誘發(fa)材(cai)料(liao)吸水膨脹(zhang)，模(mo)擬材(cai)料(liao)在實(shi)際(ji)使用過(guo)程(cheng)中可能(neng)遇(yu)到(dao)的惡劣環境(jing)（將樹(shu)脂泡(pao)在(zai)普(pu)通水中也可(ke)以(yi)）。

將樹(shu)脂浸泡壹(yi)天後，繼續測(ce)試其弛(chi)豫變化(hua)，並(bing)得出材(cai)料(liao)軟硬(ying)段(duan)變化(hua)。

材(cai)料(liao)的耐(nai)水(shui)性能(neng)主(zhu)要(yao)取決於兩(liang)個因(yin)素：

1、材(cai)料(liao)的硬(ying)段(duan)成分(fen)的(de)含(han)量；

2、材(cai)料(liao)軟段(duan)成(cheng)分在(zai)浸泡重(zhong)水(shui)前後的(de)變(bian)化(hua)。

當(dang)材(cai)料(liao)滿足(zu)：硬(ying)段成(cheng)分(fen)含(han)量越高(gao)，軟(ruan)段成分(fen)浸泡重(zhong)水(shui)前後的(de)變(bian)化(hua)越小(xiao)時(shi)，材(cai)料(liao)具(ju)有(you)相(xiang)對較(jiao)高(gao)的耐水性(xing)能(neng)。

為此(ci)，該應用提(ti)出了(le)壹(yi)個衡量材(cai)料(liao)耐水(shui)性(xing)能(neng)的(de)指標(biao)N，該指標(biao)計(ji)算(suan)公(gong)式為=材(cai)料(liao)浸泡重(zhong)水(shui)前的(de)硬段(duan)組(zu)分含(han)量(liang)*（材(cai)料(liao)浸泡重(zhong)水(shui)前的(de)軟段(duan)組(zu)分含(han)量(liang)/材(cai)料(liao)浸泡重(zhong)水(shui)後的(de)軟(ruan)段(duan)組(zu)分含(han)量(liang)），該N值越大(da)時(shi)，材(cai)料(liao)的耐(nai)水(shui)性能(neng)越好(hao)。通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)，樹(shu)脂3的(de)耐(nai)水(shui)性能(neng)更好(hao)。

低(di)場(chang)核磁共(gong)振技(ji)術(shu)憑借其獨-特的(de)微(wei)觀表征能(neng)力，為揭(jie)示(shi)水 - 材(cai)料(liao)相(xiang)互作(zuo)用機(ji)制(zhi)提(ti)供(gong)了(le)強(qiang)有(you)力的工具(ju)。通(tong)過(guo)多(duo)學(xue)科交叉(cha)創新，推(tui)動材(cai)料(liao)設計(ji)從(cong)經驗試錯向理(li)論(lun)指(zhi)導(dao)跨(kua)越，將為高(gao)-端(duan)裝備制(zhi)造(zao)、新能(neng)源開(kai)發(fa)等(deng)戰(zhan)略(lve)領(ling)域(yu)提(ti)供(gong)關鍵材(cai)料(liao)支撐。