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石墨烯的技术难点与解决方案

日期:2025-05-01 08:20

一、主要技术难点

(1)石墨烯的分散性问题。石墨烯的制备技术不完善,缺陷较多,含有部分官能团,极性大,自身容易发生团聚,不能有效阻隔腐蚀介质;石墨烯与涂料组分的界面问题,石墨烯具有较强的疏水性,与很多制备涂料的基材的润湿性差,在防腐涂料中很难分散均匀。


(2)石墨烯添加量的控制十分关键。少量的石墨烯可以优化树脂组装结构,提高有序度,起到有效防腐作用;而过量石墨烯的加入会加速基体腐蚀。


石墨烯改性防腐涂料与普通环氧富锌涂料断面SEM对比


专家研究了石墨烯对树脂组装的作用,添加和未添加石墨烯的油性环氧树脂涂层体系的断面SEM照片如图5所示,由于石墨烯对高分子有吸附作用,在添加石墨烯的样品中能够形成高分子包裹石墨烯的单元结构,这使得树脂分子在组装成高分子材料时更加有序,固化后的树脂结构也比未添加石墨烯的试样更加紧密、缺陷更少。


石墨烯用量对涂膜耐盐雾性的影响


研究表明,少量石墨烯的加入可以与锌粉形成有效的微导电循环通路从而有效地保证锌粉作为阳极起到保护作用,而过量石墨烯的加入会导致石墨烯自身之间形成微导电通路,使得外界腐蚀介质与基体之间形成直接通路,这反而会加速基体腐蚀。


(3)石墨烯与金属之间的电偶联作用,石墨烯-金属界面上的腐蚀会加速。


专家对铜和硅基石墨烯涂层的短期和长期性能进行了全面的研究,研究表明虽然石墨烯确实提供了有效的短期氧化保护,但在长时间尺度上,它促进了比最初裸露、未受保护的Cu表面更广泛的腐蚀。


石墨烯涂层和裸铜腐蚀对比及铜表面腐蚀示意图


美国西北大学黄嘉兴等,在肯定石墨烯优异阻隔性的同时,也从电化学电位角度强调其对大多数金属是阴极性的,并能促进暴露的石墨烯-金属界面的腐蚀。这可能加速危险的局部腐蚀,严重削弱涂层金属。只要该涂层出现轻微裂纹或划痕,会加速局部的电化学腐蚀,暴露区域的腐蚀速率大大加快,并降低金属的强度和韧性等性能。他认为可以插入绝缘材料(如聚合物)来切断电流石墨烯与金属之间的耦合。石墨烯-聚合物复合涂层更耐用,更容易涂敷,更耐刮擦。这种涂层应该具有分散良好的石墨烯薄片,以确保对气体或液体的整体渗透性较低。


石墨烯涂层和裸铜腐蚀对比及铜表面腐蚀示意图


此外,还需考虑如何建立完善的评价方法,考察石墨烯的结构、性质、用量及分散性能与涂料防护性能间的构-效关系,明晰其作用机理等问题。


二、现行解决方案

针对现有技术难点,目前的解决方案有:


1、石墨烯质量,减少缺陷,降低成本;


2、控制石墨烯含量,使之形成微电路而不是电耦合;


3、对石墨烯进行改性,改善石墨烯在防腐涂料中的分散性;


4、提高涂层强度、附着度,不轻易被划伤破坏。


三、梦能服务与支持

1、免费样品

如果您对我公司的工业重防腐油漆产品有需要或者申请样品试用,请与我们的客服人员取得联系。400-878-0506


油漆样品适用范围:


用于新建项目:验证油漆配套的可行性、检验附着力、效果图与实际颜色的色差。


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申请用量:在1KG以内免费送货上门。


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3、服务团队

梦能对技术服务团队始终进行一系列的标准化管理,从专业培训到日常报告的管理都有一整套完善的体系。梦能公司每年都会对技术服务人员进行定期的技术培训和能力审计,以使每一位技术服务人员保持高水准的专业素质,每一位技术服务人员都配备先进的涂装检验仪器,仪器设备均按规定的时间期限进行定期校验,以保证每套仪器设备工作状况良好。


4、购买通道

零售:购买50kg以内,线上购买,抖店直接下单购买。


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