探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

石墨烯是由碳原子构成的二维晶体结构，具有许多优异的物理、化学和机械性质，因此在材料科学领域具有广泛的应用前景。石墨烯的应用受到其表面的限制，因为其表面积很大，并且容易与周围环境中的物质相互作用。为了改善石墨烯的性能，在其表面进行改性是一个重要的研究方向。

目前，常用的石墨烯表面改性方法主要包括物理法和化学法。物理法主要是通过引入氧气等气体或高能碳离子束来引起石墨烯表面的氧化或碳化反应，从而改变石墨烯的化学性质。化学法则是利用化学反应在石墨烯表面引入功能基团或聚合物，从而改变石墨烯的化学性质和表面活性。

石墨烯的表面改性可以通过以下几种方式来实现：一是修饰石墨烯的羟基或氨基，使其具有亲水性或亲油性。二是引入功能基团或聚合物，如磺酸基、羧酸基、胺基等，以增强石墨烯的化学反应能力和表面活性。三是将石墨烯与其他材料进行复合，例如与金属、陶瓷等材料制备复合材料。

石墨烯表面改性后，在涂层中的应用也得到了广泛关注。石墨烯可以用作涂层的增强剂，可以提高涂层的硬度、强度和耐磨性。石墨烯可以用作涂层的导电性添加剂，可以提高涂层的导电性能，应用于防静电涂层、电子设备等方面。石墨烯还可以用作涂层的增稠剂，可以提高涂层的粘度和稠度。石墨烯还可以用作涂层的防腐剂，可以提高涂层的耐腐蚀性能。

石墨烯表面改性及其在涂层中的应用是一个具有重要意义的研究领域。通过改变石墨烯的表面性质和活性，可以拓宽其应用范围，并提高其在涂层中的性能和功能。未来，随着对石墨烯研究的不断深入，石墨烯表面改性技术将得到更广泛的应用，并在涂层领域发挥更大的作用。

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用 石墨烯是由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维材料。由于其具有极高的导电性、热传导性、机械强度和化学稳定性，石墨烯有着广泛的应用潜力。石墨烯的应用受到了其本身表面性质的限制。为了改善石墨烯的表面性质，需要对其进行表面改性。表面改性后的石墨烯可以用于涂层材料中，提高涂层的性能和功能。 石墨烯的表面改性主要包括化学修饰和物理修饰两种方法。化学修饰是通过在石墨烯表面引入化学官能团来改变其表面性质。常见的化学修饰方法包括氧化、硝化、氯化、磺酸化等。这些化学修饰可以引入不同的官能团，如羟基、羧基、氯基等，从而改变石墨烯的表面化学性质。经氧化修饰后的石墨烯表面变得亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。 物理修饰是通过在石墨烯表面引入微纳米结构来改变其表面形貌和结构。常见的物理修饰方法包括机械剥离、熔炼、电弧放电等。这些物理修饰可以在石墨烯表面形成纳米结构，如纳米颗粒、纳米孔等，从而增加石墨烯的表面积和吸附性能。经物理修饰后的石墨烯表面呈现出多孔结构，可以提高涂层对溶剂和颗粒的吸附能力。 将表面改性后的石墨烯应用于涂层中可以提升涂层的性能和功能。表面改性后的石墨烯可以作为填料添加到涂层中，用于增加涂层的机械强度、导热性和阻隔性能。其高导电性和高热传导性可以提高涂层的导电性和导热性，使涂层具有耐高温、防静电、阻燃等功能。石墨烯表面改性后的亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。 石墨烯的表面改性还可以通过控制其表面化学性质来实现对涂层中活性物质的选择性吸附和释放。石墨烯表面引入特定的官能团后，可以吸附和释放特定的物质，从而在涂层中实现对有机溶剂、催化剂、药物等的选择性吸附和释放。

石墨烯化学改性及其应用研究

石墨烯化学改性及其应用研究 石墨烯是一种由碳原子构成的平面六角形结构的材料，它具有很高的机械强度、热导率和导电率，被认为是一种前景广阔的新型材料。然而，石墨烯的应用受到其在化学稳定性和生物相容性方面的限制。为了解决这些问题，石墨烯化学改性被广泛研究。 一、石墨烯化学改性方法 石墨烯的化学稳定性可以通过在其表面引入化学官能团来增强。通常使用的方 法有氧化、烷基化和芳基化等。 1. 氧化改性：氧化是最常用的化学改性方法之一，可以通过暴露石墨烯在有机 溶剂和强氧化剂下，例如硝酸和过氧化氢，来引入氧化官能团。氧化石墨烯（GO）的羟基、羧基和酮基等官能团可以提高其在水中的分散性，并可用于制备复合材料和高性能纳米电子器件。 2. 烷基化改性：烷基化是通过与自由基或亲电试剂反应来在石墨烯表面引入烷 基官能团。例如，用溴代烷或卤代乙酸盐可以在石墨烯表面引入烷基官能团，增加了其与有机分子的相容性。 3. 芳基化改性：芳基化包括用芳香族化合物进行反应或热解。通过用过渡金属 催化剂催化石墨烯和芳香族化合物的反应，可以在石墨烯表面引入芳基官能团，增加其化学反应性和电学性质。 二、石墨烯化学改性应用的研究进展 通过石墨烯化学改性，可以实现对其物理和化学性质的精确调控，从而扩大其 应用范围。 1. 生物医学应用研究

石墨烯化学改性后的材料具有更好的生物相容性和生物可降解性。例如，氧化 石墨烯经过PEG化改性后可以在体内通过肝脏进行有效降解。将石墨烯氧化物与 生物大分子（如DNA、蛋白质）进行配合，可以用于有效地传递DNA和制备纳 米载药系统，具有很好的药物控释效果。 2. 电子和储能应用研究 石墨烯经过化学改性后可以用于制备新型的电子和储能器件。例如，将石墨烯 氧化物与其他功能性纳米材料（如金属纳米粒子和碳纳米管）进行配合，制备出复合材料，可用于电池、超级电容器和光电催化剂等领域。同时，将石墨烯表面修饰具有机功能分子可以增强其在电路中的性能和稳定性。 3. 其他应用研究 石墨烯经过化学改性之后，还可以用于各种领域。例如，利用石墨烯氧化物在 表面引入官能团，可以增强其在水中的分散性，制备出高性能的水净化和分离介质。石墨烯通过与绿色荧光蛋白等蛋白质配合，可用于制备成像探针。此外，由于化学改性后的石墨烯具有局部改变的水接触角等性质，还可以用于润滑剂和涂层等方面。 三、石墨烯化学改性存在的挑战和前景展望 尽管石墨烯化学改性使其应用变得更加广泛，但对于化学改性方法仍存在若干 技术挑战，如改性程度的控制、官能团的稳定性、分子结构复杂性等问题。因此，今后的研究应该注重解决以上问题，同时寻求更多适用于不同应用领域的化学改性方法。 展望未来，石墨烯化学改性将不断向多功能、多领域的方向发展，成为更加智 能化、精细化的材料。石墨烯注定是一个正在快速发展的领域，它的发展前景将不断扩大和深入。

石墨烯的改性原理及应用

石墨烯的改性原理及应用 1. 石墨烯简介 石墨烯是一种碳原子排列成六角形的二维材料，具有极高的导电性、导热性和 机械强度。由于其独特的性质，石墨烯被广泛研究，并在各个领域展现出巨大的应用前景。 2. 石墨烯的改性原理 石墨烯的改性是通过对其进行化学或物理处理来改变其性质，以满足特定的应 用需求。常见的石墨烯改性方法有： •氧化改性：将石墨烯与氧化剂接触，引入氧原子，形成氧化石墨烯（GO）。氧化石墨烯具有较好的亲水性和分散性，可用于制备复合材料、传 感器等。 •氮化改性：通过氮化剂与石墨烯反应，使石墨烯表面富集氮原子。氮化石墨烯具有较高的导电性，可用于电子器件和催化材料等领域。 •掺杂改性：将其他元素或化合物引入石墨烯晶格中，如硼、硅、硫等。 掺杂石墨烯具有特殊的性能，可用于能源存储、催化反应等领域。 3. 石墨烯的应用领域 石墨烯的独特性质使其在许多领域都有广泛应用的潜力。 3.1 电子器件 石墨烯具有高电子迁移率和优异的导电性能，使其成为下一代电子器件的理想 候选材料。石墨烯场效应晶体管、石墨烯集成电路等已成为研究的热点。 3.2 传感器 由于石墨烯的高度灵敏和优异的电子性能，石墨烯传感器在化学传感、生物传感、环境监测等领域具有广泛的应用前景。石墨烯传感器可以高效地检测微量物质，并具有高灵敏度和高选择性。 3.3 储能材料 由于石墨烯的高表面积和良好的电导率，石墨烯被广泛应用于锂离子电池、超 级电容器等储能装置中。石墨烯在储能领域具有很高的应用潜力，可以提高储能装置的能量密度和循环寿命。

3.4 催化材料 石墨烯作为催化剂载体具有优异的催化性能。通过改变石墨烯的结构和表面改性，可以调控其对反应物的吸附性能和催化活性，用于催化合成、能源转换和环境保护等领域。 3.5 填料材料 石墨烯具有优异的机械性能和导电性能，可用于制备高性能复合材料。将石墨烯添加到聚合物、金属或陶瓷基质中，可以显著改善材料的力学性能、导电性能和热稳定性，提高材料的综合性能。 4. 总结 石墨烯的改性原理及应用已经成为研究的热点。通过对石墨烯进行化学或物理处理，可以改变其性质，满足不同领域的应用需求。石墨烯在电子器件、传感器、储能材料、催化材料和填料材料等领域具有广阔的应用前景。相信随着科学研究的不断深入，石墨烯的应用将会得到进一步的拓展和发展。

石墨烯表面化学修饰及其应用研究

石墨烯表面化学修饰及其应用研究 石墨烯是一种具有单层厚度的二维结构的碳材料，由于其独特的电子性能和结 构特征，已经成为当前材料科学研究的热点。石墨烯表面化学修饰是将石墨烯表面的原子结构发生改变，从而使石墨烯的性能更加优良的过程。本文将从石墨烯表面化学修饰的基本概念、影响因素以及应用研究等方面进行系统探讨。 一、石墨烯表面化学修饰基本概念 表面化学修饰，是通过在材料表面上引入新的化学基团或化学功能单元来对材 料表面进行改性的过程。而石墨烯表面化学修饰，是指在石墨烯表面上引入新的官能团或杂原子来改变其表面化学性质的一种方法。官能团的引入可以形成两种连接方式：通过强键或通过弱键。强键通常是直接将官能团与石墨烯表面的碳原子进行化学反应，例如，在石墨烯表面引入OH基团可以通过氧化反应实现；而弱键则是指直接键之间的相互作用力较弱，例如通过茂金属的负离子衍生物对石墨烯进行化学修饰，增加石墨烯与金属之间的相互作用。 二、影响石墨烯表面化学修饰的因素 石墨烯表面化学修饰主要是通过烯羰基、羟基、氨基、硫醇基、烷基、芳基等 官能团的引入来实现。除此之外，影响石墨烯表面化学修饰的因素还包括官能团引入的位置、数量、热力学、动力学和杂原子等。其中，官能团引入的位置对于石墨烯表面性质的影响最为显著。从官能团引入的位置来说，石墨烯的侧面较为关键，其次是端面和上下表面。此外，芳基引入到侧面时不仅可以引入烷基，还可以影响芳烃分子在石墨烯表面的结构。因此，在进行石墨烯表面化学修饰时，需要综合考虑此类关键性因素。 三、石墨烯表面化学修饰的应用研究 石墨烯表面化学修饰的应用研究主要包括化学传感器、催化剂、电化学传感器、新型电池等领域。以电化学传感器为例，石墨烯表面化学修饰可以提高其表面的电

石墨烯在涂层材料中的应用

石墨烯在涂层材料中的应用 罗洁玲; 游慧敏; 黄宝铨; 陈庆华; 罗富彬 【期刊名称】《《精细石油化工进展》》 【年(卷),期】2019(020)003 【总页数】4页(P44-47) 【关键词】石墨烯; 涂层材料; 防腐; 电磁屏蔽 【作者】罗洁玲; 游慧敏; 黄宝铨; 陈庆华; 罗富彬 【作者单位】福建师范大学环境学院福州350007 【正文语种】中文 2004年NOVOSELOV等[1]采用胶带剥离的方法从石墨薄片中剥离出了单层石墨烯，并证明了石墨烯能够在室温下稳定存在，这一发现填补了二维碳材料的空白。碳纳米材料分为零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯，而石墨烯是构成碳纳米材料的基本单元，通过自身包裹卷曲得到球状的富勒烯，平行卷曲为碳纳米管，大量堆叠则成为石墨。石墨烯具有电子迁移率高、热稳定性好、抗拉强度强和电阻率低的优点，在功能涂料中被广泛应用，并展现出了优异的发展前景。采用传统的石墨等碳材料为填料时，用量较高，性能较低，而石墨烯只需少量添加即可极大地提高聚合物的性能。本文综述了石墨烯在防腐、导电、导热、阻燃、电磁屏蔽和其他功能涂料领域的应用，并对石墨烯涂层材料的发展方向进行了展望。 1 石墨烯的结构和性能

石墨烯是一种二维蜂窝状碳材料，为单层片状结构，C═C原子之间由sp2杂化结 合而成，在垂直于层平面的方向上形成一个大π键，结构非常稳定。石墨烯按照 层数可分为单层、双层和多层石墨烯。石墨烯上2个相邻C原子间的键长约为 0.142 nm，单层石墨烯的厚度为0.335 nm，仅为1个碳原子的厚度，而1mm 厚的石墨中有将近150万层的石墨烯。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳 定的苯六元环，是最理想的二维纳米材料[2]。 石墨烯稳定的晶格结构使碳原子具有优异的电学性能，室温下载流子迁移率约为 15 000 cm2/(V·s)，比硅材料高出了10倍。石墨烯是已知的最薄、最坚硬的纳米材料，单层石墨烯的刚度可达300～400 N/m，导热系数为 2 000～6 000 W/(m·K)，电阻率为10-6 Ω·cm，5层以下石墨烯的透光率大于90%。理想的单 层石墨烯的比表面积高达2 630 m2/g，是一种很有潜力的储能材料[3]。 石墨烯的制备方法有物理法和化学法。物理法可分为机械剥离法、加热SiC法等；化学法有CVD法、氧化还原法等。根据表面是否具有含氧官能团，石墨烯可分为氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯(RGO)。与石墨烯相比，氧化石墨烯的共轭结构被 破坏，不再具备导电性，并且力学性能大幅降低。含氧官能团使氧化石墨烯的部分物理性质弱于石墨烯，但也使其获得了良好的分散性和反应活性。 将石墨烯添加到涂料中的方法有直接法和间接法。前者是直接将石墨烯添加到涂料中，起导电和防腐等作用；后者则是先用聚合物或其他功能性纳米填料改性石墨烯以获得复合材料，然后再将其添加到涂层中。 2 石墨烯在涂层材料中的应用 石墨烯涂料可分为纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料。石墨烯改性聚合物的制备方法包括溶胶-凝胶法、直接共混法和原位聚合法[4]。溶胶-凝胶法的缺点是前驱体的 成本较高，且毒性较大。直接共混法分为熔融共混法、溶液共混法和乳液共混法。熔融共混法可避免使用有机溶剂，但石墨烯的密度较小，熔融混合的难度大，不易

新型石墨烯材料的研究及其应用

新型石墨烯材料的研究及其应用近年来，新型石墨烯材料的研究引起了广泛的关注和热议。石 墨烯是一种单层的碳原子排成六边形晶格的材料，具有极强的力 学强度和优异的电学、热学性能。它的发现引领了二维材料研究 的潮流，被认为是未来材料科学研究的重要方向之一。本文将对 新型石墨烯材料的研究和应用进行探究。 一、新型石墨烯材料的研究 目前，新型石墨烯材料的研究主要围绕两个方向展开：一是改 性石墨烯的研究，包括通过杂原子和杂化合物改变石墨烯的性质，从而扩展石墨烯的应用领域；二是石墨烯衍生物的研究，包括氧 化石墨烯、磷化石墨烯、氮化石墨烯等，通过衍生化反应，将石 墨烯的性质进行调控。 氧化石墨烯的研究是改性石墨烯中的一种重要手段。在氧化石 墨烯中，石墨烯上的一些碳原子被氧化成羟基、羰基、羧基等官 能团，从而改变了石墨烯的电学、化学性质。相比于原始石墨烯，氧化石墨烯具有更好的稳定性和加工性能，广泛应用于各个领域，如电子器件、储能材料、催化剂等。

另一个研究方向是针对石墨烯的衍生物进行研究。石墨烯衍生 物是通过化学反应将石墨烯的结构进行改变而得到的新型材料。 例如，磷化石墨烯是将石墨烯中的一些碳原子替换成磷原子而得 到的材料，它的电学性能明显优于原始石墨烯。氮化石墨烯则是 将石墨烯中的一些碳原子替换成氮原子得到的进一步改性石墨烯，它的氮原子掺杂使得其具有更好的催化活性和光催化性能。 二、新型石墨烯材料的应用 除了研究方向的改变，新型石墨烯材料的应用也正在发生重大 的变化。传统上，石墨烯主要应用于电子器件、热管理、机械强 度等领域。但随着石墨烯研究的深入，新型石墨烯材料的应用范 围正在不断扩大。 石墨烯的优异性能使得其成为制备纳米复合材料的理想载体。 例如，石墨烯纳米复合材料在新能源领域中的应用是具有很大潜 力的，如用石墨烯作为太阳能电池的电极材料，在电子器件制备 方面具有广泛的应用前景，如石墨烯基薄膜晶体管、石墨烯场效 应晶体管等。

石墨烯在涂料领域中的应用

石墨烯在涂料领域中的应用 石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，因其独特的物理和化学性质而在许多领域中受到。近年来，石墨烯在涂料领域中的应用逐渐受到重视。本文将介绍石墨烯的特点及其在涂料领域中的应用，并探讨其未来的发展前景。 厚度：石墨烯是二维材料，其厚度仅为335纳米，是迄今为止已知的最薄的二维材料。 强度：石墨烯的强度极高，具有良好的韧性和弹性。 导电性：石墨烯具有优异的导电性能，可用于制造透明导电材料。石墨烯在涂料领域中的应用主要体现在以下几个方面： 涂料配方设计：石墨烯的强度和导电性使其在涂料配方设计中成为一种很有前途的材料。例如，可以将石墨烯与其它涂料原料混合，以提高涂料的导电性和防腐性能。 涂层性能：石墨烯的韧性和弹性使其在改善涂层的耐磨、耐腐蚀和抗氧化性能方面具有很大的潜力。例如，在防腐涂料中加入石墨烯，可以显著提高涂层的防腐性能。

为了验证石墨烯在涂料领域中的应用效果，我们设计了一系列实验。实验结果表明，添加石墨烯可以显著提高涂料的导电性能和防腐性能。例如，在防腐涂料中添加1%的石墨烯，可以使涂层的防腐性能提高50%以上。 通过本文的实验结果，我们可以得出以下石墨烯在涂料领域中具有广泛的应用前景，它可以提高涂料的导电性能、防腐性能以及耐磨、耐腐蚀和抗氧化性能等。随着石墨烯生产成本的降低和涂层性能要求的不断提高，石墨烯在涂料领域中的应用将会得到更广泛的发展。 展望未来，石墨烯在涂料领域中的应用还需要进一步的研究和完善。例如，石墨烯的制备和分散问题是其应用的主要障碍之一，需要进一步解决。石墨烯涂层的长期性能和环境适应性也需要进行更为深入的研究。另外，石墨烯在涂料中的应用还涉及到安全性和环保性等问题，需要充分考虑。 聚苯胺和石墨烯是两种备受的新型材料，具有优异的物理、化学性能，因此在许多领域都有广泛的应用。本文将介绍这两种材料在防腐涂料中的应用，探讨其优势及未来发展前景。 防腐涂料在石油、化工、交通、建筑等领域具有广泛的应用，主要用于保护材料表面免受氧化、腐蚀等侵害。随着科技的不断发展，对防

材料的表面改性及其应用研究

材料的表面改性及其应用研究 近年来，材料科学与工程领域的研究越来越趋向于对材料表面进行改性，以改善材料的性能并拓展其应用范围。本文将探讨材料表面改性技术及其应用研究。 一、材料表面改性技术 常见的材料表面改性技术包括化学改性、物理改性和生物改性等。 1.化学改性 化学改性是指在材料表面进行特定的化学反应，通过改变表面分子结构和化学键的性质以改变材料的物理和化学性质。包括原位聚合、溶胀、化学修饰等。 例如，石墨烯作为一种新型材料，其表面功能化被广泛研究。我们可以通过在石墨烯表面化学改性来增加其在电子器件、能量存储等领域的应用。 2.物理改性 物理改性是指通过物理方法改变材料表面的结构和形貌以提高其性能。如薄膜沉积、离子注入等。 以金属材料为例，金属表面经过离子注入改性后，可以在抗腐蚀、表面硬度、摩擦性、润滑性等性能方面得到提升。 3.生物改性 生物改性是指利用生物活性物质或生物分子改变材料表面的物理、化学性质及活性。如基于生物酶和生物膜的改良、生物碳化技术等。 生物改性技术的兴起主要得益于其环境友好、高效和选择性强的优点。例如，采用生物酶改性的天然纤维素膜可以在无毒无害的情况下得到充分的改性。 二、材料表面改性应用研究

材料表面改性技术在能源、环境、医疗等领域中具有广泛应用前景。 1.能源领域 材料表面改性可以用于提高光伏材料的效率、防腐涂层及防腐覆盖膜等石油加 工材料、金属催化剂等。光伏材料表面改性技术中，通过表面的纳米结构调控和强电磁场等方法来提高吸收光子效率和制备高效转换电子和电荷分离器件。 2.环境领域 材料表面改性可应用于环境污染控制，例如，在水处理中，反应性材料表面的 化学修饰可实现优良的吸附性能和光催化降解性能。表面改性过的水泥混凝土等材料，其长期沉淀物的迁移速率效果显著。 3.医药领域 材料表面的改性在医药领域发挥了独特的应用价值。例如，研究生物碳化技术，可以将药物载体材料的表面改性，使其在生物体内具有增强的药物释放性和生物兼容性。 三、未来展望 随着材料表面改性技术的不断深入发展，未来还将有更多的应用领域将得到广 泛的拓展。同时，面临的挑战包括材料表面改性方法的绿色化、可持续性和一体化等。 在未来的发展中，材料表面改性技术的应用将不断涵盖到更加复杂的材料和领 域中，为社会经济发展提供巨大贡献。

石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用 金永学;刘晓国 【摘要】介绍了石墨烯及氧化石墨烯的制备方法以及共价改性(亲核开环、亲电加成和缩合)与非共价改性(π–π键和氢键相互作用)的途径.对石墨烯及氧化石墨烯应用于涂层(纯石墨烯涂层与石墨烯/有机树脂复合涂层)的近期研究进行了综述.%The synthesis method and approaches to covalent modification (including nucleophilic ring-opening, electrophilic addition and condensation reaction) and non-covalent modification (i.e. π–π interaction and hydrogen bonding) for graphene and graphene oxide were introduced. The recent research on application of graphene and graphene oxide in coatings, such as pure graphene coatings and graphene/organic resin composite coatings were reviewed. 【期刊名称】《电镀与涂饰》 【年(卷),期】2018(037)002 【总页数】5页(P67-71) 【关键词】石墨烯;氧化石墨烯;改性;涂层 【作者】金永学;刘晓国 【作者单位】广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006 【正文语种】中文

铝合金表面石墨烯改性防腐涂层性能研究

铝合金表面石墨烯改性防腐涂层性能研究 摘要：石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，即 由碳原子以 sp2 杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面结构、只有一个碳原子厚 度的二维材料。它具有非常优异的光学、电学、热学、力学性能和超轻薄等特性，在新能源电池、航空航天传感器、纳米电子器件、复合材料等高端领域具有非常 广阔的潜在应用前景，被认为是颠覆未来的新材料。鉴于此，本文主要分析铝合 金表面石墨烯改性防腐涂层性能。 关键词：铝合金；石墨烯；改性防腐涂层 1、概述 铝合金是一种电负性很强的材料，在自然条件下其表面容易钝化形成保护性 的氧化薄膜。但在海洋大气富含 Cl-的环境下，Cl-极易穿透铝合金表面的氧化膜造成严重的点蚀，且环境中存在的大量电位比铝更正的金属阳离子会加速铝合金的 腐蚀，严重时会腐蚀穿透铝合金板。众多科研针对铝合金表面的腐蚀防护技术进 行了深入研究探索，包括阳极氧化和阴极保护技术等，这些工艺均存在施工要求高，制造成本较高等缺点。而针对铝合金表面涂覆防腐涂料研究却鲜有报道，本 文对用于铝合金表面防腐涂料的发展进行简单叙述。 目前使用比较多的防腐涂料有耐水解性好、强度高、附着性强的环氧树脂类 和柔韧性好、耐磨性强以及耐化学腐蚀的聚氨酯类。为提高涂料的防腐性能，有 研究者通过添加20%~30%经硅烷处理剂处理的玻璃鳞片制备出了较高性能的改性 环氧树脂涂料；有通过添加 8%~9%的环氧树脂对聚氨酯涂料进行改性，提高了涂 膜的耐水性和耐化学品性。以上通过对涂料进行改性均不同程度的提高了涂层的 耐腐蚀性能，但均存在填料添加量较多，填料制备工艺复杂以及涂层制备成本高 等问题。石墨烯是一种单层的二维石墨碳结构，拥有独特的几何形状和较强的物 理性能，其微小片层结构、高机械强度、高导热性能和高导电性被广大科研人员 发现可以引入到防腐领域中。 2、铝合金表面石墨烯涂层防腐机理 石墨烯涂层防腐机理可归结为四个因素：石墨烯的防水性、石墨烯的二维片 状结构、石墨烯的小尺寸效应和石墨烯的快速导电性。 2.1、石墨烯的防水性 由于石墨烯仅有碳原子呈蜂窝六元环状单层排列，导致了在与水接触时，接 触角度非常的大，和水的相容效果很不好，因此不能很好的吸收水分子，所以石 墨烯的防水性能很好。当涂层中加入石墨烯时，由于石墨烯具有很好的防水性能，所以周围环境中的水分子很难穿透涂层到达易腐蚀金属的表面，局部构成不了原 电池，从而可以减少金属表面腐蚀。 2.2、石墨烯的二维片层结构 石墨烯微观上是由一个原子厚度的许多片层组成，每一个二维片层之间通过 层层堆积从而可以在三维空间上形成非常致密的物理隔绝层，这些隔绝层可以高 效率的阻隔一些较小的腐蚀介质到达金属表面，所以利用石墨烯的二维片层结构 可以保护金属，防止金属被腐蚀。 2.3、石墨烯的小尺寸效应 由于在制备涂层时多多少少存在一定量的缺陷及孔洞，而小尺寸的石墨烯可 以填补到这些缺陷和孔洞中，因此在一定程度上可以延缓甚至阻止一些小分子腐 蚀介质进入到金属基体中，可以增加涂层的物理隔绝作用，进而增强涂层的防腐

基于改性氧化石墨烯的疏水涂层制备及其性能研究

基于改性氧化石墨烯的疏水涂层制备及其性能研究 基于改性氧化石墨烯的疏水涂层制备及其性能研究 摘要：疏水涂层在各个行业有着广阔的应用前景，本文以改性氧化石墨烯为原料，通过简单的涂覆方法制备疏水涂层，并研究了其在表面疏水性能方面的性能。结果表明，改性氧化石墨烯能够显著提高涂层的疏水性能，并且具有良好的耐腐蚀性能和机械强度，具备在实际应用中的潜力。 1. 引言 疏水涂层是一种能够在表面形成疏水性质的涂层，具有许多重要的应用领域，如航空航天、建筑、电子设备等。传统的疏水涂层通常采用化学合成的方式制备，但往往存在成本高、环境污染等问题。 2. 实验材料与方法 2.1 原料准备 本实验原料包括改性氧化石墨烯、有机溶剂和其他辅助试剂。 2.2 涂覆方法 将改性氧化石墨烯悬浮液均匀涂覆在待处理的基底表面上，并通过烘干等工艺制备出疏水涂层。 3. 结果与讨论 3.1 表面性能测试 通过接触角测试仪对涂层表面的疏水性能进行测量。结果显示，改性氧化石墨烯涂层的接触角明显高于未处理的基底，说明涂层能够显著提高表面的疏水性。 3.2 耐腐蚀性能测试 涂层的耐腐蚀性能对于实际应用至关重要。实验中采用盐雾试验和电化学测试方法进行涂层的耐腐蚀性能评估。结果显示，

改性氧化石墨烯涂层能够有效抵抗盐雾的腐蚀，且电化学测试结果表明涂层的电化学性能良好。 3.3 机械性能测试 涂层的机械性能对于长期使用具有重要意义。通过硬度测试和拉伸测试对涂层的机械性能进行评估。结果显示，改性氧化石墨烯涂层具有较高的硬度和拉伸强度，能够满足实际应用中的要求。 4. 结论 本文以改性氧化石墨烯为原料，通过简单的涂覆方法制备了疏水涂层，并对其性能进行了研究。结果表明，改性氧化石墨烯能够显著提高涂层的疏水性能，并且具有良好的耐腐蚀性能和机械强度，具备在实际应用中的潜力。然而，本文的研究仍存在一些不足之处，如涂层的制备工艺有待进一步优化，涂层的长期稳定性和耐久性等方面需要进一步研究。希望通过本研究能够为疏水涂层的制备及性能研究提供有价值的参考 综上所述，本研究成功制备了改性氧化石墨烯涂层，并对其性能进行了评估。结果表明，该涂层具有显著的疏水性能，能够有效提高表面的疏水性。同时，涂层还展现出良好的耐腐蚀性能和机械强度，满足实际应用的要求。然而，仍有一些问题需要进一步研究，如涂层的制备工艺的优化、长期稳定性和耐久性等。本研究为疏水涂层的制备及性能研究提供了有价值的参考，具有应用潜力

石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用

石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用 摘要：防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料，依据 涂料应用领域的不同，可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。一般常见的防腐涂 料有环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、富锌涂料等。鉴于此，本文主要分析石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用。 关键词：石墨烯；防腐涂料；应用 1、石墨烯简介 1.1、石墨烯的结构 石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜，是一种仅有单层原子厚度 的二维材料，也被称为单原子层石墨。石墨烯是世界上已知的最坚硬且最薄的纳 米材料，虽然只有1个碳原子厚度，但在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量 可达1012Pa。 1.2、石墨烯的制备方法 （1）机械剥离法 是最早被发现并用于生产石墨烯的方法，该方法对于实验设备要求极低，操 作简便，效果明显，并且获得的石墨烯样品的质量很好。因此，实验室生产以及 石墨烯用量偏小的公司，大多使用该方法来制备石墨烯。主要是将机械力作用在 石墨表面，使其受力剥离，由原来的多层变为一层或数层。 （2）氧化还原法 是当前制备石墨烯最为流行的方法之一，也是实验室批量生产石墨烯所采用 的方法。该方法以石墨或膨胀石墨为原材料，首先将石墨或膨胀石墨加入到浓硫 酸中，加入强氧化剂得到蓬松的氧化石墨烯，再加入强还原剂，得到石墨烯。该 法制备周期短，成本较低，设备简单，而且可以得到氧化石墨烯；但制备过程中 应用强酸、强氧化物等物质，较为危险，而且得到的石墨烯有较多缺陷，如电学 和力学性能不够优异。 （3）外延生长法 碳化硅外延生长法：将碳化硅置于高温高压环境中，使硅原子蒸发，将碳原 子留在载体上。该方法可以制备单层大面积石墨烯，其质量十分优异。但由于制 备条件严苛、成本昂贵、转移困难，导致应用受限。 金属催化外延生长法：在超高真空的条件下，将碳氢化合物加到具有催化活 性的过渡金属基底表面，并通过加热使吸附在金属表面的气体催化脱氢得到石墨 烯薄膜。对于碳原子来说要有较低的溶解度，这样才能通过化学腐蚀的方法使石 墨烯与基底实现分离，不然不利于石墨烯的后续加工。 （4）化学气相沉积（CVD）法 利用化学气相沉积法制备石墨烯的过程为：将碳氢化合物通入处于高温中的 金属基底表面，反应完成后，对其表面进行冷却，冷却过程中在其表面会形成石 墨烯。最终的石墨烯产物不可避免地含有一部分金属。与金属催化外延生长法相比，该法可以在较低的温度下进行，达到降低能耗的效果，且制备的石墨烯易于 分离，对于石墨烯后续的应用十分有利。虽然该方法可制备出大面积、高品质石 墨烯，但其工艺复杂，成本高，且制备的石墨烯如何高效地转移仍是一个难题。 2、石墨烯防腐涂料

石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究

石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究 张陆 【摘要】石墨烯改性涂料可以很长时间在高温环境下进行工作,可见这种涂料具备很不错的耐候性,光照老化等特性,石墨烯的这些特点对于涂料有着很大的作用.将其加入到涂料中,可以提升涂料的耐冲击性、导热性与防腐性等,这种复核涂料可以在多种极端环境中使用.现如今,石墨烯的研究已经是十分热门的话题.本文对石墨烯及其在防腐涂料中的应用研究展开分析,并提出相关解决策略. 【期刊名称】《化工中间体》 【年(卷),期】2018(000)004 【总页数】2页(P103-104) 【关键词】石墨烯;防腐涂料;应用研究 【作者】张陆 【作者单位】中国船舶工业系统工程研究院北京 100094 【正文语种】中文 【中图分类】T 引言 石墨烯具备高比表面积，十分快速的导电性能以及十分不错的高导热性等，可见石墨烯这种物质具备很多的功能，这也让其在涂料领域得到了大量的运用。因为石墨烯的高比表面积，也导致其表面具备很强的吸附能力，其表面能大，当涂料变得干

燥时，其就会形成网状结构，这样就可以让涂层具备更强的吸附力，涂层也会变得更为紧密，从而提升涂料对基材的吸附能力。石墨烯改性涂料可以很长时间处于高温环境中进行工作，其具备不错的耐候性等，正是因为这些特性，让其可以在极端环境中使用。不仅如此，石墨烯还是一种新的防腐材料，将石墨烯加入到一般的防腐涂料当中，可以制作出更加完善的防腐涂料，其具备更强的韧性、附着力以及耐水性等，这种新型的防腐涂料可以大量的运用在海洋工程、交通运输当中。 1.石墨烯涂料的制备 石墨烯是一种纳米添加剂，将其加入到涂料当中，因为石墨烯本身拥有独特的性能，这些性能也会在涂料中展现出来。现阶段，石墨烯符合涂料的制备方法有三种，那就是溶胶-凝胶法、直接共混法以及原位聚合法。下面就对这三种方法展开探讨。(1)溶胶-凝胶法。溶液-凝胶法就是把金属化合物在溶剂中进行溶解，接着让金属 化合物进行水解，从而形成纳米粒子溶胶，然后将其进行干燥，便可以得到凝胶。溶胶-凝胶法的反应温度是相对温和的，其分散也比较均匀，这就是这种方法的优 势所在，不过其也有一些缺点，那就是该方法成本比较高，而且毒性也比较大。(2)直接共混法。直接共混法还可以细分为三种，熔融共混法、溶液共混法以及乳 液共混法。所谓的熔融共混法一般是通过还原氧化石墨烯和聚合物，并且它们放置在熔融环境中，从而得到复合涂料。这种方法能给石墨烯以及聚合分别制备出来，正因为这样，石墨烯的形态以及大小都可以被控制，不过，若是石墨烯的密度不够大，就会让熔融混合变得更加艰难，而且其还难以分散。溶液共混法则是通过还原改性石墨烯复合材料的有机溶剂分散液，便可以得到石墨烯，接下来就是让石墨烯和聚合物展开制备从而获得复核涂料。这种混合阀可以说是现阶段受到大量研究的方法，其具备良好的分散性且此方法得到的石墨烯的大小和形态都可以控制，当然其缺点也很明显，便是环保性差。乳液混合法有两种方式，那就是把GO制作成 水性分散液，然后再和聚合物进行混合，之后再还原。把石墨烯改性之后，就可以

石墨烯在涂料领域中的应用(共12页)

石墨烯在涂料(túliào)领域中的应用（1） 1 概述 1.1 石墨(shímò)烯定义石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的新型(xī nxíng)单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜。碳原子核外层电子排布为1s22s22p2，sp2杂化是由1个s轨道和2个p轨道杂化形成的杂化轨道。维 (dimension，简写(jiǎnxiě)为D)表示长、宽、高、厚等尺寸。对纳米材料，0D表示纳米粒子；1D表示纳米线，如碳纳米管等；2D表示纳米尺寸的薄膜；3D是表示纳米复合材料。 1.2 石墨烯结构特性石墨烯晶体材料具有“至薄、至坚”、优良的热导体和电子迁移率等特性。 1.2.1 “至薄”晶体材料石墨烯是世界上迄今发现的“至薄”晶体材料，石墨烯薄膜只有1个碳原子厚度。10万层石墨烯叠加起来的厚度约为1根头发丝的直径；300万层石墨烯薄膜叠起来只有1 mm厚。 1.2.2 “至坚”晶体材料石墨烯是迄今发现的世界上力学性能最好的材料之一。表征石墨烯在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1 T(1012)Pa；反映石墨烯受力时抵抗破坏能力大小的强度约为130 G(109)Pa。 1.2.3 优良的热导体和电子迁移率石墨烯的热导率达5 000 W/(m · K)，是良好的导热体。石墨烯独特的载流子特性，使其电子迁移率达到2×105 cm2/(V·s)，超过硅100倍，且几乎不随温度变化而变化。 1.3 应用前景独特的结构特点加上“极端突出”性能，使它的用途引起人们超高的期望：制造高效太阳能电池；超轻型航天航空飞行器材料；超坚韧的防弹衣；甚至有近乎科幻色彩的展望——可能制超长“太空电梯”缆线。预测石墨烯正在或将要给社会带来革命性巨变；对石墨烯用途，描绘了一幅幅商机

石墨烯防腐涂料研究进展

石墨烯防腐涂料研究进展 随着科技的不断进步，石墨烯作为一种新型的纳米材料，因其独特的物理化学性质而备受。近年来，石墨烯防腐涂料成为了一个热门的研究领域。本文将介绍石墨烯防腐涂料的研究现状及其发展前景。 石墨烯简介 石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有优异的导电性、高热导率、高强度和耐磨性等特点。由于其出色的物理性能，石墨烯在材料科学、能源、生物医学等领域具有广泛的应用前景。 石墨烯防腐涂料研究进展 石墨烯防腐涂料是一种基于石墨烯的高性能防腐涂料，具有优异的耐腐蚀性、机械性能和环保性能。近年来，研究者们对石墨烯防腐涂料的制备方法、性能和应用领域进行了广泛的研究。 制备方法 石墨烯防腐涂料的制备方法主要包括：化学气相沉积法、溶液法、电化学法等。其中，化学气相沉积法可以制备出质量较高的石墨烯防腐涂料，但制备条件要求较高；溶液法则可以实现大规模生产，但需要

解决石墨烯片层易团聚的问题；电化学法则可以在较低的温度下制备出高性能的石墨烯防腐涂料。 性能研究 石墨烯防腐涂料具有优异的防腐性能，其耐腐蚀性主要取决于石墨烯片层的阻隔作用。石墨烯片层具有高度的致密性和稳定性，可以有效地阻止腐蚀性物质的渗透，从而达到良好的防腐效果。石墨烯防腐涂料还具有较高的机械强度和耐磨性，可以有效地保护基材免受机械损伤。 应用领域 石墨烯防腐涂料在石油化工、海洋工程、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。例如，在石油化工领域，石墨烯防腐涂料可以用于防止管道和设备的腐蚀；在海洋工程领域，石墨烯防腐涂料可以用于保护船体和海洋结构物免受腐蚀；在汽车制造领域，石墨烯防腐涂料可以用于保护汽车底盘和零部件免受腐蚀。 前景展望 石墨烯防腐涂料作为一种新型的高性能防腐涂料，具有广阔的应用前景。未来，石墨烯防腐涂料将面临以下发展方向：

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用 化学修饰是常用的表面改性方法之一。例如，氧化石墨烯（GO）就是一种采用化学修 饰进行的石墨烯衍生物，在GO中，石墨烯表面的碳原子与其中的氧团基发生了共价键结，形成了氧化物功能团。这种氧化作用可以使石墨烯的水溶性得到很大的改善，同时氧化物 团的引入也可以增强石墨烯与其他材料之间的化学反应性，使其在涂料领域中有更广阔的 应用空间。 物理修饰也是石墨烯表面改性的一种手段，这种方法通常采用机械切割、电子束辐照 和等离子体表面处理等技术。例如，在石墨烯表面采用等离子体处理可以改善其表面性质，如增强酸碱性能、减少缺陷、增加表面活性；而通过机械切割可以从石墨烯层中隔离出单 层石墨烯片段。这些方法对于制备纯净无缺陷的石墨烯和控制石墨烯形貌、厚度等性质都 有很大的帮助。 此外，功能化改性是另一种有效的石墨烯表面改性手段，通过向石墨烯中引入不同的 功能团，如氨基、酯基、羟基和羧基等，可以增强其化学反应性、降低表面自由能、增强 自组装性和提高生物相容性等。例如，将石墨烯修饰为羟基化石墨烯（OH-G）后其水溶性 会得到有效的提高，同时OH-G也具有良好的生物相容性，在生物医学领域里具有潜在的应用价值。 一、减少涂层材料中的缺陷 石墨烯的表面改性对于减少涂层材料中的缺陷有很大的帮助。采用表面改性后的石墨 烯可以在涂层中起到填充剂的作用，将涂层材料中的缺陷填补起来，从而提高涂层的力学 强度和韧性等性能，减少瑕疵。此外，石墨烯的表面改性可以改善其与涂层材料之间的相 容性，进一步提高涂层的质量。 二、增强涂层的导电性和导热性 石墨烯具有优异的导电和导热性能，将石墨烯作为导电、导热填充剂掺入涂层材料中 可以显著提高涂层的导电和导热性能。例如，在汽车领域中，将石墨烯掺入涂层材料中可 以有效提升其导电性，使得车身表面能够均匀地散热，从而避免了因部分温度过高造成的 涂层变色或者起泡等情况的发生。 三、增强涂层的抗腐蚀性能 石墨烯在涂层中的应用还可以提高涂层的抗腐蚀性能。例如，将石墨烯掺入铁、铝等 金属表面的电镀涂层中可以增强其抗腐蚀性能，同时还可以降低涂层的摩擦系数以及起膜性，从而提高涂层的使用寿命。