石墨烯，一种由碳原子以sp2杂化保持形成六角型呈蜂巢晶格的平面2D材料，不光是最坚硬的材料，同时照样防腐涂层范畴已知的最薄的一种（一根头发丝的直径约是10万层石墨烯叠加起来的厚度）。石墨烯比外观积大、机械机能好、化学不乱性高、热力学不乱，而且它奇特的二维片层构造能够在涂层中形成迷宫式物理屏障阻隔侵蚀因子，对金属供应长效珍爱，同时又能够构建导电导热通道。石墨烯改性防腐涂料具有防腐结果佳、涂层厚度低、附出力高、漆膜重量轻、耐盐雾机能优异等优势，其在防腐涂料范畴中的科学问题和应用推广近年来引起科研工作者的普遍乐趣和高度存眷。
我国在石墨烯涂料范畴研究起步较早，今朝无论在根蒂研究照样工程应用范畴都已取得一些主要功效。当前石墨烯在涂估中最为熟知的防腐机制为物理屏障效应和锌激活机制，研究工作首要存眷石墨烯添加量转变与涂层防腐机能之间的“构-效”关系。然而，涂层的侵蚀防护与失效是一个历久的、动态的、复杂的过程，石墨烯的本征构造、分布状况和服役阶段等身分均对其防腐机制有主要的影响，需要进一步深入仔细地进行研究。
中国科学院宁波材料手艺与工程研究所海洋功能材料团队经由Hummers法和还原回响制备了具有高电导率的还原氧化石墨烯（rGO）和低电导率的氧化石墨烯（GO），系统研究了rGO、GO和rGO/GO改性环氧富锌（ZRE）复合涂层的侵蚀防护行为。究竟表明，与ZRE涂层比拟，在到场rGO后ZRE涂层的阴极珍爱时间和物理阻隔机能均大幅提拔，ZRE-rGO涂层示意出最佳的防腐机能。一方面，rGO显著改善了锌颗粒与基体的电接触，最大限度地施展了锌颗粒的感化；另一方面，rGO同样具有优异的物理阻隔特征，大大耽误了侵蚀介质的扩散路径，从而提高了复合涂层的侵蚀珍爱寿命。相关研究究竟揭橥于Materials and Design,2019, 169, 107694。
该团队行使聚苯胺作为石墨烯的涣散剂，制备了系列石墨烯-环氧富锌复合涂料。研究发现对于不含有锌粉的涂层示意为单一的屏障珍爱机制；对于含有锌粉的涂层，因为石墨烯优异的导电性，涂层中更多的锌粉被活化，锌含量为40wt%和55wt%的涂层（G-40ZRC，G-55ZRC）前期示意出短暂的阴极珍爱感化，随后进入屏障感化阶段。因为锌粉含量较传统的环氧富锌涂层有显著的下降，使涂层的孔隙率降低，到浸泡竣事，涂层一向连结较高的阻抗值。锌粉含量为70wt%和85wt%的涂层（G-70ZRC，G-85ZRC），锌粉含量较高，而且石墨烯的到场有利于涂层内部导电收集的修建，涂层首要以阴极珍爱感化为主。因为锌粉含量较高，涂层孔隙率较大，是以浸泡后期侵蚀介质会进入涂层内部，涂层的阻抗值有显着的下降。相关研究究竟揭橥于ACS Appl. Nano Mater.,2019, 2, 180-190。
上述研究工作获得中科院先导专项（XDA13040600）、浙江省重点研发规划（2015C01006）和中科院青年立异促进会（2017338）的帮助。
图1 石墨烯改性环氧富锌复合涂层的侵蚀珍爱机制
图2 石墨烯改性环氧富锌涂层的微观侵蚀感化机制及分歧侵蚀阶段的等效电路图
