近些年，材料的腐蝕問題十分常見，金屬腐蝕已然成為各國重視的問題，尤其涉及國防發(fā)展領(lǐng)域。海洋大氣為最惡劣的腐蝕環(huán)境之一。海洋船艦以及沿海行駛車輛在使用過程中，由于其表面的含鹽量劇增，長期處于干濕交替、晝夜高低溫交變的腐蝕環(huán)境中，經(jīng)常在其表面形成一層富氧高鹽分的液膜，使其遭受極為強烈的腐蝕，給海防裝備的使用和車、船等行駛埋下安全隱患，嚴重降低其使用的穩(wěn)定性和持久性。同時，相關(guān)領(lǐng)域使用的金屬材料存在材質(zhì)多樣、種類繁多的問題，導致其腐蝕問題大量存在，維護保養(yǎng)困難，很難找到一種普適性的防腐方法。因此，開發(fā)新型、高效的防腐技術(shù)具有重要意義。相比于以往開發(fā)的新型耐腐蝕材料和陰極保護技術(shù)等兩類方法，改性石墨烯涂層防腐蝕技術(shù)由于選擇性寬、可用范圍廣、應(yīng)用施工方便、節(jié)約能源等優(yōu)點，是迄今最有效、最經(jīng)濟和應(yīng)用最為普遍的方法。

一、石墨烯為防腐涂料發(fā)展提供契機

石墨烯是一種新型的由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的二維材料，是碳原子以sp2雜化軌道組成的六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜。石墨烯一直被認為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在。直至2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在實驗室成功地從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在。毫無疑問它是目前世界上強度最優(yōu)的材料，如果把食品保鮮膜一樣厚度的石墨烯覆蓋在一只杯子上，要用一頭大象站在鉛筆上產(chǎn)生的力才能戳穿它。

石墨烯的發(fā)現(xiàn)為防腐涂料的發(fā)展提供了契機，研究者們在以環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)的防腐涂料中添加石墨烯或者氧化石墨烯，以求得到更好的耐腐蝕性涂料。石墨烯添加到涂料中可制備純石墨烯涂料和石墨烯復合涂料。純石墨烯涂料是純石墨烯在金屬表面發(fā)揮防腐蝕、導電等作用的功能涂料；石墨烯復合涂料是石墨烯首先與聚合物樹脂復合，然后以復合材料制備功能涂料，石墨烯可顯著提升聚合物的性能，因此石墨烯復合涂料成為石墨烯的重要應(yīng)用研究領(lǐng)域。

石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)使之具有很高的電子遷移率和優(yōu)異的電學性能，這是人們最希望加以利用的性能。相比傳統(tǒng)導電材料，如銀粉、銅粉、氧化鋅等，石墨烯除了有很好的導電性能外，還具備優(yōu)異的機械性能及導熱性能，是極佳的導電涂料添加劑。

石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)，使其在涂料中層層疊加，進而形成致密的物理隔絕層，從而提高阻燃性能；石墨烯還可以與樹脂進行交聯(lián)復合，在涂料中進一步形成一層致密的保護膜，起到阻隔空氣的作用，從而發(fā)揮阻燃的效果。

石墨烯的高比表面積，使其表面吸附力強，能在涂料干燥時形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增強涂層與基底的吸附作用，使涂層更加致密，提高涂料對基材的附著力。

Web of science 核心合集收錄的石墨烯涂料研究文獻發(fā)表情況，石墨烯防腐涂料研究團隊/供圖

2020年12月，由中國工程院、國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會編制修訂的新版《中國制造業(yè)重點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新綠皮書——技術(shù)路線圖(2019)》發(fā)布，提出推動石墨烯在防腐涂料等領(lǐng)域的規(guī)模化運用以及實現(xiàn)核心技術(shù)的突破和技術(shù)應(yīng)用。2020年第二十二屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上，石墨烯復合陶瓷耐蝕涂料憑借重防腐、高耐蝕的技術(shù)和市場創(chuàng)新獲評為本屆高交會優(yōu)秀創(chuàng)新產(chǎn)品。石墨烯在防腐涂料領(lǐng)域展現(xiàn)中了優(yōu)異的性能，石墨烯改性防腐涂料列入“十三五”規(guī)劃以及工業(yè)和信息化部重點發(fā)展的新材料清單。早在2016年之后石墨烯涂料的相關(guān)文獻便出現(xiàn)了研究熱潮激增現(xiàn)象。石墨烯涂料的相關(guān)文獻研究學科，以材料科學、化學為核心，主要延伸至納米科學與技術(shù)、工程學、電化學、光學、能源與燃料學等學科領(lǐng)域。從其發(fā)展趨勢來看，石墨烯涂料研究已經(jīng)由微觀層面的基礎(chǔ)研究逐漸向應(yīng)用領(lǐng)域滲透。

二、海洋性腐蝕環(huán)境給防腐材料帶來巨大挑戰(zhàn)

近年來，隨著海防防御級別要求越來越高，我國對各類海防裝備的服役可靠性和機動戰(zhàn)斗性的要求也越來越高。為此，提升我國海防國防裝備的建設(shè)步伐日趨成為當前最迫切需要解決的現(xiàn)實問題。為了進一步加強國防建設(shè)，建設(shè)海軍裝備至關(guān)重要。然而在這些裝備和設(shè)施中，例如一直擔負國防保障和運輸任務(wù)的重卡等在實際運行過程中，由于長期處于干濕交替的富氧鹽霧、高紫外線的海洋性腐蝕環(huán)境中，其腐蝕問題嚴重影響了重卡的服役壽命和使用穩(wěn)定性。這不僅影響其外觀形象，造成了巨大的售后服務(wù)經(jīng)濟損失，更重要的是削弱了裝備的綜合性能，導致車輛運行可靠性嚴重不足，甚至可能引發(fā)安全事故。

基于以上亟待解決的腐蝕問題，為降低腐蝕帶來的影響，通常在金屬表面涂裝一層環(huán)氧富鋅涂料。但這種涂料中含有大量的鋅，大面積使用這種涂料不僅增加了金屬鋅的用量，而且還會污染環(huán)境。同時，一輛重型卡車使用的金屬材料多種多樣，給防腐也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。利用單原子層厚度的石墨烯添加到以環(huán)氧樹脂為基體的涂料中，可以起到良好的腐蝕屏蔽作用，延長腐蝕介質(zhì)進入金屬基底的路徑，從而提高金屬材料的抗腐蝕性能，延長金屬材料的使用壽命。

在我們團隊的最新研究中發(fā)現(xiàn)，以提高氧化石墨烯（GO）分散性獲取高防腐性能復合涂層為切入點，采用2-6二氨基吡啶為改性劑制備改性氧化石墨烯復合材料（BGO），再將BGO添加到環(huán)氧樹脂（EP）中制備改性氧化石墨烯復合涂層（BGO/EP）。通過對涂層防腐機理和防腐性能的分析，BGO的添加使環(huán)氧樹脂防腐性能有了顯著的提升。

然而，也有很多研究者認為石墨烯是一把雙刃劍。不少研究表明，石墨烯的防腐性能只在前期有用，后期反而會促進腐蝕的進行。具體研究主要集中于探究CVD（化學氣相沉積）法生長的石墨烯對于拋光和沒有拋光的銅表面的耐腐蝕時效性。其他方面的研究表明，室溫下在長期腐蝕的環(huán)境中石墨烯涂層能夠促進銅的氧化。盡管石墨烯涂料的防腐性能有一定的局限性，但由于其優(yōu)點眾多，石墨烯涂料和相關(guān)技術(shù)的研究成為研究人員關(guān)注的熱點。

三、石墨烯涂層具有很大創(chuàng)新空間和研究價值

全球有關(guān)石墨烯研究的資助狀況屬我國最多，由我們團隊發(fā)表的《基于知識圖譜的石墨烯涂料研究分析》可知，目前國內(nèi)資助基金項目在全球占比較高，而數(shù)量更是遙遙領(lǐng)先，說明我國近幾年對石墨烯涂料領(lǐng)域研究的重視極高，石墨烯涂料在未來國家發(fā)展中可能引起極大的影響。

綜上所述，石墨烯涂層研究現(xiàn)狀可歸納為：（1）石墨烯涂層研究仍具有很大的創(chuàng)新空間和研究價值；（2）從其發(fā)展趨勢來看，石墨烯涂層研究已經(jīng)由微觀層面的基礎(chǔ)研究逐漸向應(yīng)用學科領(lǐng)域滲透，研究者們在以EP為成膜物質(zhì)的復合涂層中添加石墨烯或者GO，以求得到具有更好防腐性能的石墨烯復合涂層；（3）石墨烯層間的范德華力以及超大的比表面積導致石墨烯很容易團聚而不能發(fā)揮其優(yōu)異的特性，所以石墨烯的分散是制備石墨烯復合涂層的前提；（4）GO由于其表面有眾多的官能團，如羧基、羥基、羰基、環(huán)氧基等，比較容易改性，而使得分散更容易進行，所以研究者們在石墨烯和GO兩個方向上都作了探究和努力。

如要實現(xiàn)新型石墨烯復合涂層的大面積實際應(yīng)用，仍需進一步明晰眾多基礎(chǔ)科學問題。例如，系統(tǒng)性研發(fā)基于不同溶劑體系的低成本、環(huán)保的石墨烯官能團改性技術(shù)；如何理清并完善石墨烯復合涂層防腐機理；析構(gòu)石墨烯及其衍生物在不同溶劑體系中的均勻分散性能和成膜機制；總結(jié)不同體系中石墨烯分散性和成膜性對其二維結(jié)構(gòu)的響應(yīng)機制等。同時，探究出具有更加優(yōu)異特性和適應(yīng)性的新型綠色環(huán)保涂層，揭示石墨烯涂層改性防腐機理，分析各類影響因素對石墨烯涂層的影響并獲得最佳的工藝窗口，這是當前亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

國內(nèi)外對于石墨烯涂料在國防領(lǐng)域的研究工作正在如火如荼地開展，通過對諸多文獻的對比分析可以看出，對于石墨烯涂料的相關(guān)研究正在向多元化、深層化方向邁進。我國關(guān)于石墨烯涂料的研究雖然影響力欠缺，但是總體狀況也保持著良好的發(fā)展勢頭，但若想要進一步擴大在國際上的影響力，就要瞄準領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展前沿及研究熱點, 并積極加強與世界一流機構(gòu)之間的合作交流，這樣才能保持我國在石墨烯防腐涂料研究領(lǐng)域的快速持續(xù)發(fā)展。

四、夢能服務(wù)與支持

1、免費樣品

如果您對我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請樣品試用，請與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項目：驗證油漆配套的可行性、檢驗附著力、效果圖與實際顏色的色差。

用于維修項目：驗證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補：提供少量樣品用于修補破損處。

申請用量：在1KG以內(nèi)免費送貨上門。

2、免費打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實際應(yīng)用、外觀、性能測試，請與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢能科技營銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團隊

夢能對技術(shù)服務(wù)團隊始終進行一系列的標準化管理，從專業(yè)培訓到日常報告的管理都有一整套完善的體系。夢能公司每年都會對技術(shù)服務(wù)人員進行定期的技術(shù)培訓和能力審計，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進的涂裝檢驗儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時間期限進行定期校驗，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購買通道

零售：購買50kg以內(nèi)，線上購買，抖店直接下單購買。

工廠業(yè)務(wù)：長期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測、開具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項目保護。

業(yè)主、總包、設(shè)計院：提供防腐方案設(shè)計、性能檢測、施工方案、現(xiàn)場技術(shù)指導。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場技術(shù)指導。