寧波材料研究所抑制石墨烯腐蝕促進行為研究進展

寧波材料研究所抑制石墨烯腐蝕促進行為研究進展
石墨烯是一種二維納米材料，具有良好的力學性能、高縱橫比和優(yōu)異的阻隔性能。近年來，石墨烯在有機防腐涂料領域引起了廣泛的關注，但石墨烯與涂層基體樹脂界面相容性差，導致涂層中出現微孔、微裂紋等缺陷。同時，石墨烯的高導電性也會引起電偶腐蝕，這限制了石墨烯的進一步應用。西北大學的黃嘉興強調，從電化學電位的角度來看，石墨烯作為腐蝕過程中的正極會加速金屬的腐蝕，為解決這一問題，可以采取以下措施：1）開發(fā)石墨烯聚合物復合涂層；2）在石墨烯中添加負電極材料；3）實現石墨烯涂層的自愈和抑制局部腐蝕（NaT）。納米技術，2017，12，834-835.）。

近年來，中國科學院寧波材料技術工程研究所有機功能涂層研究小組在海洋功能材料研究小組的指導下，研制出了一種石墨烯改性有機涂層技術，通過保溫包裝和表面通孔等手段，可自行恢復原有的防腐效果。精神煥發(fā)?？裳娱L涂料的使用壽命，具有巨大的經濟價值和發(fā)展空間。

采用旋涂技術可以在金屬材料表面進行涂層。該涂料的防腐效果明顯，物理化學性能穩(wěn)定，采用層狀雙金屬氫氧化物（LDH）對分子量小的可溶性導電聚合物聚（3，4-亞乙基二氧基噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT/PSS）進行了固定，并進行了靜電組裝。為提高石墨烯的柔韌性和分散性，采用石墨烯對材料進行了絕緣處理，有效地避免了石墨烯金屬基體與石墨烯片層接觸引起的腐蝕促進。通過抑制界面電荷轉移，有效地提高了涂層的耐腐蝕性，有利于實現金屬基體上復合涂層的長期防腐，另一方面，缺陷部位腐蝕介質滲透產生的PEDOT/PSS。離子交聯，在一定程度上修復了涂層的缺陷，防止了腐蝕反應的進一步發(fā)生。具有一定的自修復性能，相關工作已在《材料》雜志上發(fā)表?；瘜W。正面，2019，3321-330，申請國家發(fā)明專利（CN2010050740.9）。

圖2（a）石墨烯絕緣包裝材料制備示意圖；（b、c、d）不同涂層缺陷的局部交流阻抗分布及（e）修復機理

上述研究工作得到了國家杰出青年科學基金（5182—550）、中國科學院前沿科學研究計劃（QYZDY-SSW-JSC00 9）和浙江自然科學基金（Y16B0400 08）的支持。

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