石墨烯是一種理想的二維納米類防腐填料。近年來，由于石墨烯材料規(guī)；苽浼夹g(shù)的不斷發(fā)展，石墨烯涂料在防腐領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣。大量研究發(fā)現(xiàn)，由于超疏水和“迷宮效應(yīng)”的協(xié)同作用，石墨烯聚合物復(fù)合涂層具有比傳統(tǒng)聚合物涂層更佳優(yōu)異的防護(hù)性能。
雖然石墨烯材料的防腐研究取得了一定的進(jìn)展，但相關(guān)理論研究和技術(shù)開發(fā)在整體上仍處于初步探索階段，存在許多亟需改進(jìn)或突破的地方。具體而言，石墨烯雖然是理想的防腐材料，在設(shè)備防腐領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢及廣泛的應(yīng)用前景，然而“陰極腐蝕促進(jìn)活性”極大地限制了石墨烯防腐技術(shù)的發(fā)展，需要尋求有效的抑制活性方法突破這一限制。
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進(jìn)涂料與粘合劑團(tuán)隊針對石墨烯/聚合物復(fù)合防腐涂層破損后會加速金屬基體腐蝕這一隱患，分別采用生物質(zhì)呋喃環(huán)氧單體通過DA反應(yīng)對石墨烯進(jìn)行表面封裝（如圖1，F(xiàn)mG的制備），實現(xiàn)了石墨烯/環(huán)氧涂層的長效防腐。
圖1 （a）通過DA反應(yīng)制備FmG的機(jī)理，（b）FmG產(chǎn)物，（c）呋喃環(huán)氧單體，（d）改性前后FmG在溶劑中的分散效果對比
而且，由于存在活性鏈段，F(xiàn)mG可有效提高與環(huán)氧基體之間的界面相容性，改善涂層致密性，并極大地增強(qiáng)氧氣或水蒸氣等物質(zhì)透過涂層的“迷宮”效應(yīng)，延緩?fù)繉拥氖Аｋ娀瘜W(xué)測試表明，F(xiàn)mG材料具有優(yōu)良的防護(hù)性能，復(fù)合涂層電阻相對空白涂層増加了3-4個數(shù)量級。結(jié)合機(jī)理研究，表明采用絕緣改性“鈍化”石墨烯也可以有效地抑制“陰極腐蝕促進(jìn)活性”（如圖2）。相關(guān)工作發(fā)表在Carbon, 2018, 138, 197-206。
圖2 不同涂層體系的腐蝕機(jī)理：（a）純環(huán)氧涂層，（b）未改性石墨烯/環(huán)氧涂層，（c）FmG/環(huán)氧涂層。
上述研究工作獲得寧波市石墨烯重大專項項目（2017D10022）和寧波市國際人才項目（2016S1003）等的資助。
- 北京化工大學(xué)汪曉東教授團(tuán)隊 Nano-Micro Lett.: 碳化聚酰亞胺/凱夫拉纖維/氧化石墨烯@ZIF-67雙向復(fù)合氣凝膠封裝相變材料實現(xiàn)多重能量轉(zhuǎn)換與電磁屏蔽 2025-04-28
- 天津大學(xué)楊靜教授與寧波材料所《Nano Lett.》：闡明電荷對納米石墨烯抗凍效果的影響機(jī)制，并研發(fā)新型防冰涂料 2025-01-14
- 格羅寧根大學(xué)Andrea教授/愛荷華州立大學(xué)夏文杰教授 Macromolecules：接枝改善石墨烯分散 2025-01-09
- 東北大學(xué)徐大可教授、李祥宇研究員團(tuán)隊 Angew：生物被膜框架衍生的結(jié)構(gòu)自適應(yīng)超滑防污防腐涂層 2025-04-14
- 河北地質(zhì)大學(xué)盧昶雨、江蘇科技大學(xué)郭峰/施偉龍課題組 Small：基于黑色g-C3N4納米片的光熱自修復(fù)防污防腐涂層的構(gòu)筑 2025-01-15
- 北科大張達(dá)威、馬菱薇教授團(tuán)隊 AFM：兼具損傷預(yù)警功能和增強(qiáng)耐老化耐蝕性能的防腐涂層構(gòu)筑新策略及實時老化失效監(jiān)測技術(shù) 2024-12-18
