石墨烯防腐具有很大創新空間和研究價值 暨南大學 · 郭洪飛，陳智杰 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，尤其涉及國防發展領域。海洋大氣為最惡劣的腐蝕環境之一。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境中，經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定性和持久性。 石墨烯為防腐涂料 發展提供契機 石墨烯是一種新型的由碳原子構成的單層片狀結構的二維材料，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性的結構，無法單獨穩定存在。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生的力才能戳穿它。 石墨烯防腐涂料研究團隊/供圖 海洋性腐蝕環境給 防腐材料 帶來巨大挑戰 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步伐日趨成為當前最迫切需要解決的現實問題。為了進一步加強國防建設，建設海軍裝備至關重要。然而在這些裝備和設施中，例如一直擔負國防保障和運輸任務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境中，其腐蝕問題嚴重影響了重卡的服役壽命和使用穩定性。這不僅影響其外觀形象，造成了巨大的售后服務經濟損失，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，甚至可能引發安全事故。 石墨烯涂層具有很大 創新空間和研究價值 全球有關石墨烯研究的資助狀況屬我國最多，由我們團隊發表的《基于知識圖譜的石墨烯涂料研究分析》可知，目前國內資助基金項目在全球占比較高，而數量更是遙遙領先，說明我國近幾年對石墨烯涂料領域研究的重視極高，石墨烯涂料在未來國家發展中可能引起極大的影響。 綜上所述，石墨烯涂層研究現狀可歸納為： (1) 石墨烯涂層研究仍具有很大的創新空間和研究價值； (2) 從其發展趨勢來看，石墨烯涂層研究已經由微觀層面的基礎研究逐漸向應用學科領域滲透，研究者們在以EP為成膜物質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揮其優異的特性，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。
