近期，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋功能材料團隊與北京科技大學腐蝕控制系統(tǒng)工程團隊展開合作，研究團隊設(shè)計系列實驗克服了石墨烯（氧化石墨烯）在溶劑及基體樹脂中的團聚問題，成功制備出具有優(yōu)異防腐耐磨性的石墨烯增強型環(huán)氧復(fù)合涂層。

通過插層溶膠-凝膠化反應(yīng)制備出了有機硅/石墨烯雜化材料。該石墨烯雜化材料可以均勻分散至水性環(huán)氧樹脂中，并具有一定的電活性，可在金屬基底表面誘導(dǎo)鈍化膜的形成，協(xié)同抑制腐蝕的發(fā)生。

圖1 （a）原始石墨烯在基體樹脂中的TEM圖及（b）整體分布（c）改性石墨烯在基體樹脂中的TEM圖及（d）整體分布（e）各涂層的氧氣滲透率（f）各涂層的吸水率

與此同時，研究人員采用化學改性法將多面體低聚倍半氧硅烷（POSS）接枝在氧化石墨烯（GO）表面，制備出了超疏水的POSS-GO納米片，并實現(xiàn)了其在諸多有機溶劑（如無水乙醇、四氫呋喃、二甲苯等）中優(yōu)異且穩(wěn)定的分散。研究人員將所制備的POSS-GO添加至環(huán)氧樹脂中，探究其在模擬海水中的腐蝕防護行為及摩擦學行為。

研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧涂層在經(jīng)過POSS-GO強化后，硬度、結(jié)合強度、韌性均得到不同程度的提高；在模擬海水中浸泡150天后，添加了0.5wt%POSS-GO的環(huán)氧復(fù)合涂層表現(xiàn)出最高的阻抗模量及最低的吸水率；同時，0.5wt%POSS-GO增強型環(huán)氧復(fù)合涂層在模擬海水中表現(xiàn)出最低的摩擦系數(shù)及磨損率。
 

圖2 （a-b）純環(huán)氧涂層（c-d）含0.5wt%氧化石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層（e-f）含0.5wt%有機硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層（g-h）含1wt%有機硅改性石墨烯的環(huán)氧復(fù)合涂層

上述研究工作獲得中科院前沿科學研究計劃、中科院先導(dǎo)專項以及浙江省石墨烯重大科技專項的資助。據(jù)悉，雙酚A型環(huán)氧樹脂是環(huán)氧樹脂中產(chǎn)量最大、使用最廣的一種熱固性樹脂，具有固化收縮率低、成型容易、粘結(jié)能力強、力學強度高和耐化學腐蝕性優(yōu)異的特點，被廣泛用作涂料、粘結(jié)劑和復(fù)合材料等的樹脂基體。環(huán)氧樹脂固化形成的三維孔隙、缺陷等會導(dǎo)致樹脂基體致密性差、阻隔性能低，抗剪切強度低和摩擦磨損性能差，進一步限制了其在防腐耐磨等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

文章來源：網(wǎng)絡(luò)

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