根据自修复机理，自修复防腐涂层可分为两类：外援型自修复防腐涂层和本征型自修复防腐涂层。

外援型自修复机制，其自修复过程依赖于两种成分的组合，即修复剂（单体）和催化剂或修复剂（树脂）和固化剂。这两种成分的组合形式可以是微胶囊、微血管或中空纤维。当涂层受到外界的机械损伤时，内部的微胶囊会由于剧烈的挤压而破裂，里面的修复剂便会被释放出来。它可以与涂层中的催化剂或者固化剂发生一系列的化学反应，逐步在涂层裂缝中形成交联聚合物。当涂层中的裂缝被修复剂填充和愈合后，涂层得以修复，性能会得到显著提升，在一定程度上延长涂层的使用寿命。

图1：涂层中不同形式封闭微胶囊或纳米胶囊修复剂的反应机理示意图

然而，外援型自修复涂层有一个限制，即在裂纹重新黏合后，修复剂就会被消耗，因此，自修复过程不会重复进行。

本征型自修复防腐涂料理论上可以达到无数次自修复，且不需要添加其他修复剂。本征型自修复防腐涂层功能的实现取决于聚合物基体的化学和物理结构，在热、光等外界刺激的刺激下，聚合物链之间的化学反应和物理反应很容易被触发，从而对微裂纹进行修复。因此本征型自修复涂料避免了许多与修复剂相关的问题，如相容性、复杂的预嵌入过程和精确连续的释放。

近年来，自修复防腐涂层一直是研究的焦点。自愈效果经历了从微胶囊到纳米胶囊再到更为有效的本征型自修复的逐渐转变；同时，从本体抑制剂和添加剂发展到纳米抑制剂和添加剂，提供了更高效和多重效果。尽管有报道称部分微胶囊和纳米颗粒已被应用于涂层并取得期望效果，但实际广泛应用仍存在一定距离。

腐蚀敏感涂料属于典型的pH值响应性涂料，当其覆盖的合金或金属发生腐蚀时，该位置的pH值会增加。这些涂料膜基质中含有变色染料或化学物质，在高pH值下与金属阳离子形成复合物，导致颜色转移或荧光现象。此外，这些染料或化学物质在损伤涂层或感知到腐蚀物质存在时会释放抗腐蚀剂，可以延长涂层使用寿命和提高防护能力，并减少由金属腐蚀引起的维护费用。

为此，研究人员将羟基喹啉、席夫碱、酚酞、荧光素、溴百里香酚蓝等物质与抑制添加剂相结合，并添加到有机涂层中以制备腐蚀敏感涂料。MOF材料是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。这类材料可以产生强交联的环氧/MOF复合涂料，从而改善环氧涂料的防腐性能。

另一种腐蚀敏感防腐涂料是采用分布在有机树脂中的改性水滑石防腐填料来实现铝合金基体的缓蚀作用，金属基材发生腐蚀时周围环境会有一定的变化，改性水滑石填料可以使涂层具有检测环境变化的能力，从而为腐蚀敏感防腐涂层提供新的设计思路。

除此之外，纳米胶囊也可对机械损伤或局部pH值的变化做出响应。腐蚀因子的渗透会导致纳米胶囊周围环境发生变化，从而使纳米胶囊壁材料的性质和结构发生变化，最终释放修复剂或腐蚀抑制剂。因此，通过调节纳米胶囊壁质子的数量或影响离子键来实现修复剂或缓蚀剂的释放。

除机械损伤和pH值变化外，其他的刺激反应也会影响缓蚀剂的释放。例如：将光敏纳米粒子或聚合物掺杂到纳米胶囊壳材中。涂层吸收光后，由于光热效应或光化学反应，壳材料的结构发生变化，实现了修复剂或缓蚀剂的释放。将温度敏感材料或聚合物掺杂到纳米胶囊壳材中，温度的变化会使壳体材料发生相变、体积膨胀或胶囊收缩，从而实现修复剂或缓蚀剂的释放，进而达到防腐蚀的作用。

腐蚀敏感防腐涂料是一项相对较新的技术，应着重考虑其在环境中的安全性、可操作性和可靠性，目前仍然需要较长的开发时间。

自清洁防腐涂料是通过超疏水或亲水作用带走污垢和其他腐蚀杂质，从而清洁表面以起到防腐作用。涂层表面的润湿性和水接触角不仅受其几何结构和化学成分影响，而且还受表面粗糙度和表面能的影响。因此，亲水涂料要求聚合物具有优越的成膜能力，以及柔韧性、韧性等特点，从而使水充分铺展到表面，带走污垢和其他腐蚀杂质。目前已经开发出抑菌自清洁防腐涂层。

超疏水自清洁涂料的设计灵感来自于“荷叶效应”，超疏水表面上的水滴和基材之间存在空气薄层，空气层的存在可以最小化水滴与固体之间的接触面积。水滴在表面倾斜到一定角度时自动脱落，同时吸收沿途污垢颗粒和腐蚀异物。并且涂层表面的粗糙结构与腐蚀液体之间的空气层也直接隔离了溶液中腐蚀离子，减少金属基底和水腐蚀物质之间的相互作用，达到一定的防腐作用。

目前，自清洁防腐涂层的研究相对成熟，并且已经在较多案例中得到了应用。然而，由于其使用条件具有一定局限性，仍无法广泛地使用。

海洋生物附着对航运业造成了巨大的经济损失和诸多问题，如增加船体质量、动力性能和机器效率下降、速度和机动性降低，并增加燃料消耗。这些问题最终会导致船体涂层损坏和船体腐蚀。为了解决这些问题，航运业通常采用自清洁防污涂层来防止海洋生物附着在船体表面。这种涂层能够有效地隔绝船体在水中的腐蚀因素，提高船舶的耐腐蚀性能和防污能力，从而极大地减少了经济损失和问题。

传统的防污涂料是将抗菌剂添加到涂料中，当涂料浸入到海水中发生反应，使抗菌剂在海水中扩散以达到防止海洋生物附着的目的。但抗菌剂却能够污染海洋环境，加剧环境恶化，增加了其他海洋生物的死亡率，对生态环境造成严重破坏。因此，环境友好的防污涂料引起人们的广泛关注。一方面是通过将环境友好型杀菌剂封装到纳米容器中，杀菌剂会在水体中的微环境下从纳米容器中可控释放，发挥其杀菌作用，防止海洋生物在涂层表面生长和附着。另一类涂料通过设计树脂结构，主要由疏水结构构成，使生物污染物随水流流动来摆脱，或者由亲水性结构构成，以防止生物污染物附着在水体内，同时也具有良好的防污性能。

图2：船舶智能防污涂层作用机理示意图

另一种自清洁防污涂料是利用亲水性聚合物制成“刷子”结构进行防污防腐。由于熵排斥原理，亲水性聚合物制成的“刷子”结构可以阻碍蛋白质的黏附，从而阻止生物附着的生物膜形成。目前最常用的亲水性聚合物之一是聚乙二醇。利用原子转移自由基聚合将聚乙二醇“刷子”接枝到涂层表面，聚乙二醇基涂料可以由自组装的单层制成。因此，随着接枝聚乙二醇的密度和链长的增加，涂层表面对蛋白质附着的抵抗力也随之增加。