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(xué)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(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，但石墨烯與涂層基體樹脂界面相容性差，導(dǎo)致涂層中出現(xiàn)微孔、微裂紋等缺陷。同時，石墨烯的高導(dǎo)電性也會引起電偶腐蝕，這限制了石墨烯的進一步應(yīng)用。西北大學(xué)的黃嘉興強調(diào)，從電化學(xué)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(fù)合涂層；2）在石墨烯中添加負電極材料；3）實現(xiàn)石墨烯涂層的自愈和抑制局部腐蝕（NaT）。納米技術(shù)，2017，12，834-835.）。

近年來，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)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(dǎo)下，研制出了一種石墨烯改性有機涂層技術(shù)，通過保溫包裝和表面通孔等手段，可自行恢復(fù)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(jīng)濟價值和發(fā)展空間。

采用旋涂技術(shù)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(xué)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(dǎo)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(zhuǎn)移，有效地提高了涂層的耐腐蝕性，有利于實現(xiàn)金屬基體上復(fù)合涂層的長期防腐，另一方面，缺陷部位腐蝕介質(zhì)滲透產(chǎn)生的PEDOT/PSS。離子交聯(lián)，在一定程度上修復(fù)了涂層的缺陷，防止了腐蝕反應(yīng)的進一步發(fā)生。具有一定的自修復(fù)性能，相關(guān)工作已在《材料》雜志上發(fā)表?；瘜W(xué)。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(fù)機理

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

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