復雜的海洋環(huán)境對金屬表面涂層防護的功能性和耐久性提出了更高的要求。石墨烯等二維材料的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型功能涂層提供了新的機遇。石墨烯具有單原子層結(jié)構(gòu)及分子不可滲透性,被認為是最薄的腐蝕防護層,穩(wěn)定的sp²雜化結(jié)構(gòu)能夠在金屬與腐蝕介質(zhì)間形成物理阻隔層,阻止腐蝕介質(zhì)的擴散和滲透。然而,高比表面積和層間作用力使石墨烯易發(fā)生團聚,在涂層內(nèi)部制造缺陷,破壞涂層的防護性。為了推進石墨烯在海洋腐蝕防護功能涂層領域的研究與應用,本文以實現(xiàn)石墨烯在液相和有機樹脂中的高效分散為出發(fā)點,提出了利用導電聚合物插層石墨烯和多巴胺修飾石墨烯兩種策略,研究了石墨烯雜化有機復合涂層的防腐、耐磨和抑菌性能,主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）通過乳液聚合合成水溶性的聚吡咯納米粒子,基于芳雜環(huán)的聚吡咯與石墨烯之間的“π-π”相互作用,結(jié)合超聲剝離,實現(xiàn)石墨烯在水中5 mg/mL的高效分散。并且通過制備石墨烯/水性環(huán)氧復合涂層研究了涂層的耐腐蝕性。結(jié)果表明,經(jīng)聚吡咯插層的石墨烯在水性樹脂中具有較好的分散性,石墨烯和聚吡咯在復合涂層中對涂層的防護性能起到協(xié)同增強作用,僅添加0.5 wt%的石墨烯就能使涂層具有較... 

【文章來源】：寧波大學浙江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

加強筋斷面的溝槽和邊緣腐蝕示意圖

單元組裝成單層或多層石墨烯，有催化法（化學氣相沉積法）、熱處理法（SiC 分解）和化學法（有機合成）。圖1.2 石墨烯及其相關材料的制備方法示意圖Fig. 1.2 Schematic of preparation methods for graphene and graphene-related materials1.3.1 石墨烯基涂層實施方法石墨烯柔性表面化學[15-16]、高比表面積[17]的結(jié)構(gòu)與其獨特的性能（氣體阻隔性[18]、耐化學性[19]、抗菌潛能[20]、熱穩(wěn)定性[21]和生態(tài)友好性[22]等），為石墨烯相關的表面防

熱性能的結(jié)合為石墨烯在腐蝕防護、機械摩擦/磨蝕防護、防污、熱/輻射損失防護和抗菌等領域的應用提供了更好的平臺。圖1.3 石墨烯基材料的保護應用Fig. 1.3 Protective applications of graphene-based materials（1）石墨烯腐蝕防護涂層傳統(tǒng)的防腐涂料通過添加六價鉻、鉛、鎘、鈷作為腐蝕抑制劑來獲得更好的防腐性能。近期，越來越多的國家出臺的關于禁止使用這些有毒添加劑的法律法規(guī)催生了新型替代材料與先進的腐蝕防護手段的發(fā)展[23]。單層石墨烯被認為是最薄的腐蝕防護涂層，其厚度僅有一個碳原子直徑（3.35 ）大小，穩(wěn)定的 sp2雜化結(jié)構(gòu)能在金屬與腐蝕介質(zhì)間形成物理阻隔層，阻止腐蝕介質(zhì)的擴散和滲透。（2）石墨烯耐磨涂層石墨烯在脆性區(qū)晶界間起到“搭橋”作用和在整個結(jié)構(gòu)中傳遞應力的作用，通過強化與增韌受載面能夠有效地減少力學破壞[24]。另外，石墨烯的片層結(jié)構(gòu)在動載荷的作用下能通過形成一個薄的摩擦膜和防止滑動界面的直接接觸來阻止材料發(fā)生磨蝕[25]。（3）石墨烯抗菌涂層石墨烯及其衍生物抑制細菌活性的機理如圖 1.4 所示。石墨烯的抑菌機理是由于氧化應激[26]和細菌膜的物理破壞[27]。細胞膜直接接觸鋒利的石墨烯而造成物理損失，因此

【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯水性復合防腐涂料的研究進展[J]. 張艷,戴雷,黃友元,袁國輝.  表面技術(shù). 2017(10)
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碩士論文
[1]基于石墨烯的多功能抗菌劑應用及抗菌機制研究[D]. 田騰飛.蘇州大學 2014



本文編號：3301148