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石墨烯防腐原理研究分析

石墨烯防腐原理研究分析

本项目研究的石墨烯防腐涂料,以石墨烯作为防腐添加剂。石墨烯,是人类已知最薄最强的材料,包含单层碳原子,这些原子连接成蜂巢状排列,具有以下几个特点:

1)石墨烯的二维片层结构,使其在涂料中层层叠加,可形成致密的物理隔绝层,起到突出的物理隔绝作用。

2)石墨烯理论比表面积达到2630m2/g,使其在涂料中均匀分散后较薄的涂层即可形成大面积的保护层,

3)石墨烯的防水性。石墨烯的表面效应使得石墨烯与水的接触角很大,对水的浸润性很差,水分子很难被石墨烯吸收,这就是石墨烯的防水性。当在环氧树脂涂料中加入石墨烯后,石墨烯的防水性会阻止水分?#27833;?#36807;涂层进入到金属基体表面,从而降低了金属表面的腐蚀。

4)石墨烯的快速导电性。石墨烯的特殊结构使得石墨烯具有快速的导电性。

英国剑桥知识产权中心今年4月份对石墨烯专利调研报告普林斯顿大学和沃贝克材料提交的18篇专利就是关于石墨烯功能涂层的。2012年刊登在NANO国际期刊上的文章就是在铜薄膜表面用化学气相沉积法培育单层石墨烯,腐?#27492;?#24230;比裸铜减慢7倍;镍上面生长多层石墨烯薄膜,腐蚀比裸镍慢20倍。这些发现?#24471;鰨?#30707;墨烯是已知最薄防腐蚀涂层。

2012carbon杂志上发表文章利用化学气相沉积技术,在800900摄氏度时使石墨烯紧密贴在铜上,并在盐水中对其进行测试,其耐腐蚀性比未经处理的铜提高了近100倍。

布法罗大学研究人员采用氧化还原法制备的石墨烯复合材料制备成不同石墨烯含量的溶液后作为不锈钢涂层,替代原先含有六价铬(可能致癌物)的涂层,也是利用石墨烯材料的疏水性和导电性能,通过排斥水,延迟电化学?#20174;Γ?#36215;到?#27426;?#38450;腐效果,并且对环境友好,无污?#23613;?/span>

国内哈尔滨工程大学?#21644;?#25945;授课题组将聚苯胺与石墨烯复合,由于负载在石墨烯表面的聚苯胺也可以提供电化学防腐作用,二者的协同作用机制使得该涂料可以实现金属基材的钝化和缓蚀,同?#21271;?#20813;了可以导致环境污染的铬等重金属的使用。

目前,国内外对应石墨烯在防腐涂料中的应用研究还处于起步阶段,全球2010年发表石墨烯防腐类文章60篇,2011年发表文章100篇,2012年发表文章不到60篇,且以化学气相沉积法制备石墨烯防腐材料为主。美国Angstron Material公司年产40/年的石墨烯的主要应用方向之一在涂料?#23567;?/span>因此本项目研究开发以石墨烯为防腐添加剂的功能防腐涂料,不仅能够填补国内外技术空白,同时对推动防腐涂料的发展具有重要?#21335;质?#24847;义。


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