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石墨烯 揭開石墨烯防腐涂料的神奇面紗：為何能讓涂層實現超強防腐性能？


石墨烯 揭開石墨烯防腐涂料的神奇面紗：為何能讓涂層實現超強防腐性能？
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“當你手表上的秒針轉過一圈半，
世界上就有1噸的鋼鐵被腐蝕成鐵銹。”
這里有必要解釋一下，不是有一噸鋼鐵會被腐蝕，而是腐蝕的鐵銹有一噸。
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我們的建筑、道路、機械、橋梁、船舶等等，凡是使用材料的地方，只要暴露于大自然中，就會受到來自空氣中的水汽、鹽、堿、酸以及各種化學接觸環境下帶來的腐蝕。
常見的腐蝕場景
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腐蝕數據
在我國，每年有接近30%的鋼鐵因腐蝕而報廢；
全世界每年由鋼鐵腐蝕造成的經濟損失約為1萬億美元，現在這個數字還在逐年升高。
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于是，為了最大限度減少腐蝕帶來的損害，防腐涂料誕生了！
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通過防腐涂料來對表面增加防護層，從而減緩材料在日曬、酸堿、高溫等環境下的被腐蝕速度，延長物體的使用壽命。
防腐涂料經石墨烯改性后，機械力學性能、化學穩定性及防腐性能等均可得到提升。
國家工信部重點推進
涂料，尤其是防腐涂料的重要性不言而喻。
敲黑板！重點來了！國家將石墨烯改性防腐涂料列入了“十三五”規劃以及工信部重點發展的新材料清單，作為重點研發項目開始大力推進我國石墨烯改性防腐涂料的發展。
石墨烯 揭開石墨烯防腐涂料的神奇面紗：為何能讓涂層實現超強防腐性能？
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講到這里，很多人開始好奇了——
石墨烯雖然具有超薄、超強柔韌性和導電、導熱性能，可是它跟防腐涂料有什么關系呢？
為什么加入傳統的防腐涂料中會產生神奇的性能加持呢？
01
石墨烯防腐涂料原理機制
現在，讓我們從石墨烯的防腐機制來一探究竟！
01
NEWS
“屏蔽阻隔機理”和“迷宮效應”
石墨烯改性防腐涂料，由于納米級的石墨烯的片層結構層層疊加、交錯排列，在涂層中可形成“迷宮式”屏蔽結構，形成一道屏蔽阻隔。
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這樣，便能夠有效抑制腐蝕介質的浸潤、滲透和擴散，提高涂層的物理阻隔性。同時，還可延長腐蝕介質的滲透擴散路徑；從而提供涂層的抗滲透性和使用壽命。
02
NEWS
“導電搭橋”機理
被保護的金屬要想達到陰極保護作用，就必須要求外部防腐涂層中含有大量的導電粒子鋅粉，從而形成順暢的微導電通路，在腐蝕介質的侵蝕下，鋅粉發生氧化反應，失去電子。
石墨烯 揭開石墨烯防腐涂料的神奇面紗：為何能讓涂層實現超強防腐性能？
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所以目前的傳統防腐涂料中，絕大多數底漆以鋅粉作為添加劑。然而，隨著腐蝕時間的加長，涂層中的鋅粉由于被氧化致使導電性下降，便有可能阻斷電子傳輸路徑，失去陰極保護的情況下，讓涂料失去防腐性能。
這時，將石墨烯添加進鋅粉底漆中，而石墨烯由于導電性能極佳，便會與鋅粉形成良好的導電網絡，即讓石墨烯來實現導電搭橋，從而實現低鋅條件下仍然具有防腐功能。
什么是陰極保護？
陰極保護技術是電化學保護技術的一種，其原理是向被腐蝕金屬結構物表面施加一個外加電流，被保護結構物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發生。
03
NEWS
石墨烯“小尺寸效應”
一般的防腐涂層表面并不是一個完美的物理屏障，因為涂層在成膜過程中溶劑的揮發可能導致涂層內產生微孔和針孔等缺陷，這使得涂層對腐蝕介質存在滲透性。
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石墨烯作為一種納米材料，作為改性防腐涂料后，其中的石墨烯便可以填充到涂層的微小的缺陷當中，減少涂層孔隙率，增強涂層致密性，進一步延緩或阻止腐蝕因子浸入到基體表面。
04
NEWS
石墨烯的“疏水性”
由于石墨烯具有很強的疏水性，這就讓涂層表面形成一層隔水層，于是空氣中的水分子便不易進入到金屬表面，從而增強對金屬的防護性，使之不被氧化。

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