在最近的一项研究发表在杂志上ASN纳米,来自中国的研究人员发明了一种仿生石墨烯复合涂层改善钢的防腐性能。
研究:仿生多功能Graphene-Epoxy防腐涂料由低次品工程石墨烯。图片来源:Neon_dust / Shutterstock.com
石墨烯和腐蚀
金属腐蚀是一个重要的问题,因为它降低了公共安全,导致巨大的年度经济损失。有机涂层(OC)被广泛用于防止金属腐蚀,因为它具有较高的有效性和易于实现。然而,纯OC系统不能提供改进的性能由于耐腐蚀等因素和电气和热导率。
石墨烯是一种二维碳纳米材料具有高电气、机械、热、化学性质。石墨烯被认为是理想的防腐填料,石墨烯的应用来说,然而,一些关键问题并没有得到解决,防止其使用金属保护。
一个可伸缩的喷洒最新研究中使用的方法是生成一个仿生多层graphene-epoxy复合涂层。涂料是由低缺陷石墨烯作为填充材料和仿生珍珠层的结构。
方法
研究人员使用的腐蚀衬底Q235 (Q是钢的屈服点Mpa)钢。Q235的样本有一个暴露地区的1厘米X 1厘米,剩下的部分是用环氧树脂密封。他们还使用了商业石墨烯(510µm大小),水性环氧树脂、固化剂、盐酸多巴胺,作为溶剂来准备样品。
研究者合成polydopamine改性石墨烯(PDA-G)用描述的方法在先前的研究中,在此期间PDA-G浆与蒸馏水混合,用生产分散的解决方案。此外,环氧树脂和固化剂混合机械水性涂料。
PDA-G水性环氧涂料和色散的交替画在钢铁表面上喷涂过程。底部和顶部层形成的环氧涂料在喷涂过程中,和PDA-G内容保持不变。最后,得到的样本有五个环氧涂料层和四个石墨烯层。
仿生涂层是类似于珍珠层的结构。必须指出珍珠层具有无机霰石涂料95 wt %,但样品准备的人员有一个99.5 wt %聚合物的有机涂层。仿生涂层被任命为I-PDA-G-EP,和环氧树脂均匀样本PDA-G-EP命名。
研究人员使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)分析、x射线光电子能谱(XPS)、紫外可见光谱(UV)−,拉曼光谱表征。电化学阻抗谱分析进行了氯化钠的解决方案,和研究人员开发了尼奎斯特图评价涂层的腐蚀行为。
此外,热性能也进行了分析研究仿生涂层和开发样品的热性能。
结果
在目前的研究中,PDA-G的拉曼光谱结果表明,PDA应用程序修复结构性缺陷。此外,ID-to-IG(光谱的强度比乐队)比从0.18降低为石墨烯PDA-G 0.06,这表明,石墨烯的结构性缺陷也显著降低。
石墨烯的SEM形貌PDA装饰透露,PDA-G前后表面有粗糙表面可见的颗粒,而PDA-G光滑和薄层结构。欧洲杯猜球平台更大直径的半圆尼奎斯特图表明I-PDA-G-EP提高了防腐性能
。此外,半圆直径的涂料在防腐性能呈下降趋势随着曝光时间的增加。这些结果可以归因于侵略性物种穿透涂层矩阵和削弱的障碍影响涂层的矩阵。
环氧树脂有开路潜在价值低于PDA-G-EP I-PDA-G-EP复合涂料,表明PDA-G表可以有效改善环氧树脂涂料的防腐性能。
电化学测试证实I-PDA-G-EP样品增加了涂层电阻比其他样本,表明仿生涂料的重要性。此外,高度各向异性石墨烯层高度各向异性热和电气导率提供了仿生涂层。
根据TEM图像,石墨烯透明的薄片状结构和一些皱纹。然而,PDA-G可见微粒和粗糙表面不均匀,不透明。欧洲杯猜球平台
结论
在这项研究中,研究人员利用polydopamine叠加愈合方法开发了一个nacre-inspired与低次品石墨烯复合涂层。的I-PDA-G-EP有序结构克服了传统石墨烯复合涂料的不规则的取向问题。因此,涂料开发的人员是一个高性能、多功能防腐涂层,自我监控,自我修复,改善热和电气性能。
源
Jiheng叮,Hongran赵,海滨玉;ACS Nano2022年16(1),710 - 720。仿生多功能Graphene-Epoxy防腐涂料由低次品工程石墨烯https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c08228
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